DE69121134T2 - Supported catalyst for the gas phase polymerization of ethylene - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen festen Katalysator vom Ziegler-Natta-Typ, der zur Polymerisation oder Copolymerisation von Olefinen geeignet ist und betrifft ein Verfahren zur Herstellung des Katalysators.The present invention relates to a solid catalyst of the Ziegler-Natta type suitable for the polymerization or copolymerization of olefins and relates to a process for the preparation of the catalyst.
Es ist bekannt, daß Katalysatorsysteme vom Ziegler- Natta-Typ zur Polymerisation von Olefinen aus einem festen Katalysator, umfassend mindestens eine Verbindung eines Übergangsmetalls, zugehörig zur Gruppe IV, V oder VI des Periodensystems der Elemente, und einem Cokatalysator, umfassend mindestens eine Organometallverbindung eines Metalls, zugehörig zur Gruppe II oder III des Periodensystems der Elemente, bestehen. Ein hochaktiver, fester Katalysator, der mindestens eine Verbindung eines Übergangsmetalls, wie Titan, und eine Magnesiumverbindung, wie Magnesiumchlorid, umfaßt, wird vorzugsweise angewendet. Der cokatalysator wird gewöhnlich aus Organoaluminium- oder Organozinkverbindungen ausgewählt.It is known that catalyst systems of the Ziegler-Natta type for the polymerization of olefins consist of a solid catalyst comprising at least one compound of a transition metal belonging to group IV, V or VI of the Periodic Table of the Elements and a cocatalyst comprising at least one organometallic compound of a metal belonging to group II or III of the Periodic Table of the Elements. A highly active solid catalyst comprising at least one compound of a transition metal such as titanium and a magnesium compound such as magnesium chloride is preferably used. The cocatalyst is usually selected from organoaluminum or organozinc compounds.
EP-A-0 133 383 offenbart einen Polyolefin-Trägerkatalysator zur Polymerisation von Ethylen bei Temperaturen größer 150ºC, beispielsweise in einem Lösungsverfahren oder einem Hochdruckverfahren. Der Katalysator wird durch Behandlung eines dehydratisierten, teilchenförmigen Trägermaterials mit (a) einem Dikohlenwasserstoffmagnesium, (b) einer Übergangsmetallverbindung und (c) Ethylaluminiumdichlorid erhalten. Der so erhaltene Katalysator kann mit mindestens einem, 4 bis 18 Kohlenstoffatome aufweisendenα-Olefin vorpolymerisiert werden.EP-A-0 133 383 discloses a polyolefin supported catalyst for the polymerization of ethylene at temperatures greater than 150°C, for example in a solution process or a high pressure process. The catalyst is obtained by treating a dehydrated particulate support material with (a) a dihydrocarbyl magnesium, (b) a transition metal compound and (c) ethylaluminum dichloride. The catalyst thus obtained can be prepolymerized with at least one α-olefin having 4 to 18 carbon atoms.
Außerdem ist ein Verfahren zur Herstellung eines festen Katalysators aus EP-A-0 014 523 bekannt, das in der Umsetzung einer Organomagnesiumverbindung in einem flüssigen Kohlenwasserstoffmedium mit einem Träger auf der Basis eines anorganischen Oxids, einem "Halogenierungsmittel" und einer Verbindung eines Übergangsmetalls, in Gegenwart einer Lewis- Base, besteht. Das "Halogenierungsmittel" wird aus einer Vielzahl von Produkten ausgewählt, umfassend Halogenwasserstoffe, Siliciumhalogenide, Carbonsäurehalogenide, Phosphorsäurepentachlorid, Thionylchlorid, Sulfurylchlorid, Phosgen, Nitrosylchlorid, Halogenide von Mineralsäuren, Chlor, Brom, chlorierte Polysiloxane, Kohlenwasserstoffaluminiumhalogenide, Aluminiumchlorid, Ammoniumhexafluorosilicat und Kohlenwasserstoffhalogenide, wie Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Ethylenchlorid, Ethylendichlorid oder 1,1,1-Trichlorethan. Es wurde jedoch gefunden, daß bei Anwendung derartiger Halogenierungsmittel die festen Katalysatoren im allgemeinen eine mäßige Aktivität bei der Olefinpolymerisation aufweisen. Es wurde auch beobachtet, daß bestimmte Halogenierungsmittel, wie Halogenwasserstoffe, äußerst korrosiv gegen Metalle sind und die Verwendung von speziellen und kostenaufwendigen Anlagen erfordern. Außerdem wurde gefunden, daß während der Katalysatorherstellung das flüssige Kohlenwasserstoffmedium durch das eingesetzte halogenierende Mittel verunreinigt werden kann, entweder aufgrund der Tatsache, daß letzteres während der Reaktion nicht vollständig verbraucht wurde oder weil es zur Bildung neuer Chlor enthaltender Verbindungen führt, die in diesem Medium löslich sind und die schwierig von letzterem abzutrennen sind. Es wird dann erforderlich, eine spezielle Behandlung zur Reinigung des flüssigen Kohlenwasserstoffmediums bei jeder Katalysatorherstellung anzuwenden.Furthermore, a process for preparing a solid catalyst is known from EP-A-0 014 523, which consists in reacting an organomagnesium compound in a liquid hydrocarbon medium with a support based on an inorganic oxide, a "halogenating agent" and a compound of a transition metal, in the presence of a Lewis base. The "halogenating agent" is selected from a variety of products, including hydrogen halides, Silicon halides, carboxylic acid halides, phosphoric acid pentachloride, thionyl chloride, sulphuryl chloride, phosgene, nitrosyl chloride, halides of mineral acids, chlorine, bromine, chlorinated polysiloxanes, hydrocarbon aluminium halides, aluminium chloride, ammonium hexafluorosilicate and hydrocarbon halides such as carbon tetrachloride, chloroform, ethylene chloride, ethylene dichloride or 1,1,1-trichloroethane. However, it has been found that when such halogenating agents are used, the solid catalysts generally have moderate activity in olefin polymerisation. It has also been observed that certain halogenating agents, such as hydrogen halides, are extremely corrosive to metals and require the use of special and expensive equipment. Furthermore, it has been found that during the catalyst preparation, the liquid hydrocarbon medium can be contaminated by the halogenating agent used, either because the latter has not been completely consumed during the reaction or because it leads to the formation of new chlorine-containing compounds which are soluble in this medium and which are difficult to separate from the latter. It then becomes necessary to apply a special treatment for purifying the liquid hydrocarbon medium in each catalyst preparation.
Die Katalysatoren von EP-A-0 014 523 werden zur Verwendung in einem Verfahren zur Polymerisation von α-Olefin in der Gasphase beschrieben, beispielsweise mit Hilfe eines Wirbelschichtreaktors, indem die gebildeten Polymerteilchen im fluidisierten Zustand mit Hilfe eines Reaktionsgasgemisches, das das zu polymerisierende Olefin oder die zu polymerisierenden Olefine enthält, gehalten wird und als ein Aufwärtsstrom mit einer Geschwindigkeit transportiert wird, die ausreichend hoch ist, um die Polymerisationswärme wirksam zu entfernen und die Schicht im fluidisierten Zustand zu halten. Es wurde jedoch beobachtet, daß bei der Polymerisation von Olefinen diese Katalysatoren Polymerteilchen produzieren, die oberhalb einer bestimmten Größe oder oberhalb eines bestimmten Grades des Polymerisationsfortschrittes, zum Abbrechen neigen und Teilchen ungewünschter Form und Größe und relativ niedriger Schüttdichte ergeben. Es wurde ebenfalls gefunden, daß dieses pHänomen noch ausgeprägter ist, wenn Ethylen in der Gasphase mit einem beispielsweise 3 bis 8 Kohlenstoffatome enthaltenden α-Olefin zu polymerisieren ist.The catalysts of EP-A-0 014 523 are described for use in a process for the polymerisation of α-olefin in the gas phase, for example by means of a fluidised bed reactor, in which the polymer particles formed are maintained in the fluidised state by means of a reaction gas mixture containing the olefin or olefins to be polymerised and are transported as an upward flow at a speed sufficiently high to effectively remove the heat of polymerisation and to maintain the bed in the fluidised state. However, it has been observed that in the polymerisation of olefins these catalysts produce polymer particles which, above a certain size or above a certain degree of polymerisation progress, tend to break off and form particles of undesirable shape and size and relatively low bulk density. It has also been found that this phenomenon is even more pronounced when ethylene is to be polymerized in the gas phase with an α-olefin containing, for example, 3 to 8 carbon atoms.
Ein weiterer hauptsächlicher Nachteil des Verfahrens von EP-A-0 014 523 rührt von der Tatsache her, daß bei Bedingungen zur Gasphasencopolymerisation von Ethylen mit einem 3 bis 8 Kohlenstoffatome enthaltenden α-Olefin, diese Katalysatoren einen relativ hohen Partialdruck des α-Olefins in dem Reaktionsgasgemisch für eine vorgegebene in dem Copolymer zu fixierende Menge an α-Olefin erfordern. Ein hoher Druck dieses α-Olefins in dem Reaktionsgasgemisch erhöht die Verluste, insbesondere dieser kostspieligen Ausgangsstoffe, wenn das Copolymerpulver gewonnen wird und außerhalb des Polymerisationsreaktors entgast wird.Another major disadvantage of the process of EP-A-0 014 523 stems from the fact that under conditions for gas phase copolymerization of ethylene with an α-olefin containing 3 to 8 carbon atoms, these catalysts require a relatively high partial pressure of the α-olefin in the reaction gas mixture for a given amount of α-olefin to be fixed in the copolymer. A high pressure of this α-olefin in the reaction gas mixture increases the losses, especially of these expensive starting materials, when the copolymer powder is recovered and degassed outside the polymerization reactor.
Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung eines festen Katalysators vom Ziegler-Natta-Typ gefunden, getragen auf einem feuerfesten Oxid, der eine sehr hohe Aktivität bei der Olefinpolymerisation zeigt. Außerdem wird dieser Katalysator unter derartigen Bedingungen hergestellt, daß die vorstehend genannten Nachteile bei der Katalysatorherstellung vermindert werden können. Insbesondere kann der Katalysator mit Hilfe einer üblichen Anlage hergestellt werden und in Gegenwart eines flüssigen Kohlenwasserstoffmediums, das keine Reinigungsbehandlung nach jeder Katalysatorzubereitung erfordert. Der Katalysator hat darüberhinaus eine Struktur, derart ausgelegt, daß die Gasphasenpolymerisation von Ethylen bis zu einem hohen Umwandlungsgrad mit vermindertem Risiko des Zerberstens der Polymerteilchen und Erniedrigens der Schüttdichte des Polymerpulvers ausgeführt werden kann. Bei den Bedingungen einer Gasphasencopolymerisation von Ethylen mit mindestens einem 3 bis 8 Kohlenstoffatome enthaltenden α-Olefin zur Herstellung eines Ethylencopolymers eines gegebenen Gehalts an α-Olefin(en) macht es die Verwendung dieses festen Katalysators außerdem möglich, verglichen mit bereits bekannten Katalysatoren, den Partialdruck des/der α-Olefin(e) in dem Reaktionsgemisch in deutlicher Weise zu senken. Dieser Vorteil ermöglicht nicht nur die Verbesserung der industriellen Betriebsbedingungen des Gasphasencopolymerisationsverfahrens, sondern auch die Herstellung von Ethylencopolymeren, die hinsichtlich eines vorgegebenen Anteils an α-Olefin(en) zu Ethylen in dem Reaktionsgasgemisch eine Dichte aufweisen, die, verglichen mit jener für bereits bekannte Katalysatoren, deutlich vermindert ist.A process has now been found for preparing a solid catalyst of the Ziegler-Natta type supported on a refractory oxide which shows a very high activity in olefin polymerization. In addition, this catalyst is prepared under conditions such that the above-mentioned disadvantages in catalyst preparation can be reduced. In particular, the catalyst can be prepared using a conventional plant and in the presence of a liquid hydrocarbon medium which does not require purification treatment after each catalyst preparation. The catalyst also has a structure designed such that the gas phase polymerization of ethylene can be carried out to a high degree of conversion with a reduced risk of bursting of the polymer particles and lowering of the bulk density of the polymer powder. In the conditions of a gas phase copolymerization of ethylene with at least one α-olefin containing 3 to 8 carbon atoms to produce an ethylene copolymer of a given α-olefin(s) content, the use of this solid catalyst also makes it possible to significantly reduce the partial pressure of the α-olefin(s) in the reaction mixture compared to previously known catalysts. This advantage not only enables the improvement of industrial operating conditions of the gas phase copolymerization process, but also the production of ethylene copolymers which, with respect to a given proportion of α-olefin(s) to ethylene in the reaction gas mixture, have a density which is significantly reduced compared to that for already known catalysts.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines festen Katalysators, der zur Polymerisation oder Copolymerisation von Olefinen, insbesondere von Ethylen, eingesetzt werden kann, wobei der Katalysator Atome von Magnesium, Chlor, Titan und/oder Vanadium und einen festen Träger, auf der Basis eines feuerfesten Oxids umfaßt, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es umfaßt:The present invention relates to a process for preparing a solid catalyst which can be used for the polymerization or copolymerization of olefins, in particular ethylene, the catalyst comprising atoms of magnesium, chlorine, titanium and/or vanadium and a solid support based on a refractory oxide, the process being characterized in that it comprises:
a) in einer ersten Stufe, Inkontaktbringen eines festen Trägers eines feuerfesten Oxids, das Hydroxylgruppen enthält mit einem Dialkylmagnesium, gegebenenfalls vermischt oder komplexiert mit einem Trialkylaluminium,a) in a first step, bringing into contact a solid support of a refractory oxide containing hydroxyl groups with a dialkylmagnesium, optionally mixed or complexed with a trialkylaluminium,
b) in einer zweiten Stufe Inkontaktbringen des aus der ersten Stufe herrührenden Produkts mit einer organischen Monochlorverbindung, ausgewählt aus sekundären oder tertiären Alkyl- oder Cycloalkylmonochloriden, die 3 bis 19 Kohlenstoffatome enthalten und unter Verbindungen der allgemeinen Formel R&sup9; R¹&sup0; R¹¹ CCl, wobei R&sup9; ein Arylrest mit 6 bis 16 Kohlenstoffatomen bedeutet und R¹&sup0; und R¹¹ gleiche oder verschiedene Reste, ausgewählt aus Wasserstoff, Alkylresten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und Arylresten mit 6 bis 16 Kohlenstoffatomen bedeuten, die bezüglich R&sup9; gleich oder verschieden sind,b) in a second stage, bringing the product from the first stage into contact with an organic monochloro compound selected from secondary or tertiary alkyl or cycloalkyl monochlorides containing 3 to 19 carbon atoms and from compounds of the general formula R⁹9 R¹⁰ R¹¹ CCl, where R⁹9 is an aryl radical having 6 to 16 carbon atoms and R¹⁰ and R¹¹ are identical or different radicals selected from hydrogen, alkyl radicals having 1 to 6 carbon atoms and aryl radicals having 6 to 16 carbon atoms, which are identical or different with respect to R⁹9,
c) in einer dritten Stufe Inkontaktbringen des Produkts, das aus der zweiten Stufe stammt, mit mindestens einer vierwertigen Titan- oder Vanadiumverbindung oder einer dreiwertigen Vanadylverbindung und(c) in a third stage, bringing the product from the second stage into contact with at least one tetravalent titanium or vanadium compound or one trivalent vanadyl compound and
d) in einer vierten Stufe, Inkontaktbringen des Produkts, das aus der dritten Stufe stammt, mit Ethylen oder Ethylen, gemischt mit einem 3 bis 8 Kohlenstoffatome enthaltenden α-Olefin in Gegenwart mindestens eines Aktivierungsmittels, ausgewählt aus Organoaluminium- und Organozinkverbindungen, in derartigen Mengen, daß ein fester Katalysator in Form eines Vorpolymers, das 1 bis 200 g enthält, vorzugsweise 10 bis 200 g eines (Co)polymers von Ethylen pro Milliatom Titan, oder Vanadium, oder Titan plus Vanadium, erhalten wird, und daß das Molverhältnis der Menge an Metall(en) (Al und/oder Zn) des Aktivierungsmittels zur Menge an Titan oder Vanadium oder Titan plus Vanadium 0,3 bis 10 ist, wobei jede der 4 Stufen in einem flüssigen Kohlenwasserstoffmedium ausgeführt wird.d) in a fourth step, bringing the product from the third step into contact with ethylene or ethylene mixed with an α-olefin containing 3 to 8 carbon atoms in the presence of at least one activating agent selected from organoaluminium and organozinc compounds, in such amounts that a solid catalyst in the form of a prepolymer containing 1 to 200 g, preferably 10 to 200 g of a (co)polymer of ethylene per milliatom of titanium, or vanadium, or titanium plus vanadium, is obtained, and that the molar ratio of the amount of metal(s) (Al and/or Zn) of the activating agent to the amount of titanium or vanadium or titanium plus vanadium is 0.3 to 10, each of the 4 stages being carried out in a liquid hydrocarbon medium.
Die ersten 3 Stufen erzeugen ein festes, katalytisch besonders aktives Zwischenprodukt, das insbesondere eine Magnesiumchloridverbindung, erhalten von einer bestimmten Chlorquelle, und auch mindestens eine Verbindung von Titan oder Vanadium in ihrer maximalen Wertigkeit von 4 oder Vanadium in seiner maximalen Wertigkeit 5 in der Vanadylgruppe umfaßt, wobei diese Elemente auf einem festen Träger auf der Basis eines feuerfesten Oxids fixiert sind. Dieses feste Zwischenprodukt zeigt jedoch Nachteile von Katalysatoren, die auf einem feuerfesten Oxid aufgetragen sind, indem diese in einem Gasphasenpolymerisationsverfahren (Co)polymere von Ethylen niederer Schüttdichte liefern. Die vierte Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Umwandlung des nachteiligen, festen Zwischenprodukts in einen besonderen, mit Ethylen vorpolymerisierten Katalysator, der wesentliche Verbesserungen bei der Gasphasen(co)polymerisation von Ethylen aufweist, insbesondere für die leichtere Copolymerisation von 3 bis 8 Kohlenstoffatome enthaltenden α-Olefinen mit Ethylen.The first 3 stages produce a solid intermediate product, particularly catalytically active, comprising in particular a magnesium chloride compound obtained from a specific chlorine source and also at least one compound of titanium or vanadium in its maximum valence of 4 or vanadium in its maximum valence of 5 in the vanadyl group, these elements being fixed on a solid support based on a refractory oxide. However, this solid intermediate product shows disadvantages of catalysts supported on a refractory oxide in that they produce (co)polymers of ethylene of low bulk density in a gas phase polymerization process. The fourth step of the process according to the invention consists in converting the disadvantageous solid intermediate into a special catalyst prepolymerized with ethylene, which has significant improvements in the gas phase (co)polymerization of ethylene, in particular for the easier copolymerization of α-olefins containing 3 to 8 carbon atoms with ethylene.
Der feste Träger auf der Basis feuerfesten Oxids enthält funktionelle Hydroxylgruppen und kann eine spezifische Oberfläche (BET) von 50 bis 1000 m²/g, beispielsweise 100 bis 600 m²/g und ein Porenvolumen von 0,5 bis 5 ml/g, beispielsweise 1 bis 3 ml/g, aufweisen.The refractory oxide-based solid support contains functional hydroxyl groups and may have a specific surface area (BET) of 50 to 1000 m²/g, for example 100 to 600 m²/g and a pore volume of 0.5 to 5 ml/g, for example 1 to 3 ml/g.
Die Menge an Hydroxylgruppen in dem Träger hängt von dem angewendeten Träger, seiner spezifischen Oberfläche, der physikochemischen Behandlung und dem Trocknen, dem er vorher ausgesetzt wurde, ab. Ein Träger, der verwendungsfertig ist, enthält im allgemeinen 0,1 bis 5, vorzugsweise 0,5 bis 3 mMol Hydroxylgruppen pro Gramm. Der Träger, der granuliert sein kann, ist zum Zeitpunkt seiner Verwendung in der Katalysatorzubereitung vorzugsweise wasserfrei. Für diesen Zweck kann er vorzugsweise von ungebundenem Wasser auf an sich bekannte Weise befreit werden, beispielsweise durch Wärmebehandlung im Bereich von 100ºC bis 950ºC, z.B. 150ºC bis 700ºC. Der Träger kann beispielsweise insbesondere von einem Siliciumdioxid, einem Aluminiumoxid, einem Siliciumdioxid-Aluminiumoxid oder einem Gemisch dieser Oxide ausgewählt werden und kann aus Teilchen mit einem massemittleren Durchmesser im Bereich von 20 bis 250 µm, vorzugsweise 30 bis 200 µm, insbesondere 50 bis 150 µm, bestehen. Die Verwendung eines Siliciumdioxids ist bevorzugt, insbesondere eines, bezogen von Crosfield Company (Großbritannien) unter der Handelsbezeichnung "SD 490" oder von W.R. Grace Company (USA) unter der Handelsbezeichnung "SG 332" oder ein mikrokugelförmiges Kieselgel, vertrieben von W.R. Grace Company (USA) unter der Handelsbezeichnung "SD 3217".The amount of hydroxyl groups in the carrier depends on the carrier used, its specific surface area, the physicochemical treatment and the drying to which it has been previously subjected. A carrier that is ready for use generally contains 0.1 to 5, preferably 0.5 to 3 mmol hydroxyl groups per gram. The support, which may be granulated, is preferably anhydrous at the time of its use in the catalyst preparation. For this purpose, it can preferably be freed of unbound water in a manner known per se, for example by heat treatment in the range from 100°C to 950°C, eg 150°C to 700°C. The support can, for example, be selected in particular from a silica, an alumina, a silica-alumina or a mixture of these oxides and can consist of particles with a mass average diameter in the range from 20 to 250 µm, preferably 30 to 200 µm, in particular 50 to 150 µm. The use of a silica is preferred, particularly one supplied by Crosfield Company (UK) under the trade designation "SD 490" or by WR Grace Company (USA) under the trade designation "SG 332" or a microsphered silica gel supplied by WR Grace Company (USA) under the trade designation "SD 3217".
Die erste Stufe der Herstellung des festen Katalysators besteht im Inkontaktbringen des festen Trägers mit einem Dialkylmagnesium der allgemeinen FormelThe first step in the preparation of the solid catalyst consists in bringing the solid support into contact with a dialkylmagnesium of the general formula
Mg R¹ R²Mg R¹ R²
- gegebenenfalls vermischt oder komplexiert mit einem Trialkylaluminium der allgemeinen Formel- optionally mixed or complexed with a trialkylaluminium of the general formula
Al R³ R&sup4; R&sup5;Al R³ R�sup4; R�sup5;
wobei in den Formeln R¹, R², R³, R&sup4; und R&sup5; gleiche oder verschiedene Alkylreste mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, bedeuten, wobei die verwendete Menge an Trialkylaluminium vorzugsweise ein Molverhältnis von 1/1, bezogen auf das Dialkylmagnesium, nicht übersteigt, insbesondere ist das Molverhältnis 0,01/1 bis 1/1, beispielsweise 0,1/1 bis 0,5/1. Dibutylmagnesium, Dihexylmagnesium, Butylethylmagnesium, Ethylhexylmagnesium oder Butyloctylmagnesium werden vorzugsweise verwendet.where in the formulas R¹, R², R³, R⁴ and R⁵ are identical or different alkyl radicals having 1 to 12 carbon atoms, preferably having 2 to 8 carbon atoms, where the amount of trialkylaluminum used preferably does not exceed a molar ratio of 1/1, based on the dialkylmagnesium, in particular the molar ratio is 0.01/1 to 1/1, for example 0.1/1 to 0.5/1. Dibutylmagnesium, dihexylmagnesium, butylethylmagnesium, ethylhexylmagnesium or butyloctylmagnesium are preferably used.
Wenn das Dialkylmagnesium mit einem Trialkylaluminium verwendet wird, kann eine Additionsverbindung der allgemeinen FormelWhen the dialkylmagnesium is used with a trialkylaluminium, an addition compound of the general formula
MgR¹R² x AlR³R&sup4;R&sup5;MgR¹R² x AlR³R&sup4;R&sup5;
vorher hergestellt werden, wobei in der Formel R¹, R², R³, R&sup4; und R&sup5; wie vorstehend definiert sind und x eine Zahl gleich oder geringer 1, insbesondere 0,01 bis 1, beispielsweise 0,01 bis 0,5, ist. Die Additionsverbindung wird gemäß bekannter Verfahren hergestellt, wie Erwärmen eines Gemisches von Dialkylmagnesium und Trialkylaluminium in Lösung in einem flüssigen Kohlenwasserstoffmedium auf eine Temperatur vorzugsweise im Bereich von 30 bis 100ºC. Eine Additionsverbindung von Dibutylmagnesium mit Triethylaluminium oder auch Dihexylmagnesium mit Triethylaluminium oder auch Butyloctylmagnesium mit Triethylaluminium, wird vorzugsweise angewendet.are prepared beforehand, in which formula R¹, R², R³, R⁴ and R⁵ are as defined above and x is a number equal to or less than 1, in particular 0.01 to 1, for example 0.01 to 0.5. The addition compound is prepared according to known methods, such as heating a mixture of dialkylmagnesium and trialkylaluminium in solution in a liquid hydrocarbon medium to a temperature preferably in the range of 30 to 100°C. An addition compound of dibutylmagnesium with triethylaluminium or also dihexylmagnesium with triethylaluminium or also butyloctylmagnesium with triethylaluminium is preferably used.
In allen Fällen wird Dialkylmagnesium und, falls vorliegend, Trialkylaluminium oder die Additionsverbindung vorzugsweise in der ersten Stufe in Form einer Lösung in einem flüssigen Kohlenwasserstoff, beispielsweise Alkan oder Cycloalkan, wie n-Hexan oder n-Heptan, zugegeben.In all cases, dialkylmagnesium and, if present, trialkylaluminium or the addition compound is preferably added in the first stage in the form of a solution in a liquid hydrocarbon, for example alkane or cycloalkane, such as n-hexane or n-heptane.
Die erste Stufe, wie die anderen drei Stufen der Katalysatorherstellung, wird in einem flüssigen Kohlenwasserstoffmedium, das zumindest aus einem gesättigten flüssigen Kohlenwasserstoff besteht, beispielsweise einem Alkan oder Cycloalkan mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen, beispielsweise 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie n-Butan, n-Pentan, Isopentan, n- Hexan, n-Heptan oder Cyclohexan, ausgeführt, wobei dieser Kohlenwasserstoff für die verschiedenen Verbindungen, die bei der Zubereitung des festen Katalysators einbezogen sind, inert ist. Das flüssige Kohlenwasserstoffmedium kann in jeder Stufe der Katalysatorzubereitung dasselbe oder verschieden sein.The first stage, like the other three stages of catalyst preparation, is carried out in a liquid hydrocarbon medium consisting of at least one saturated liquid hydrocarbon, for example an alkane or cycloalkane having 4 to 12 carbon atoms, for example 4 to 8 carbon atoms, such as n-butane, n-pentane, isopentane, n-hexane, n-heptane or cyclohexane, this hydrocarbon being inert to the various compounds involved in the preparation of the solid catalyst. The liquid hydrocarbon medium may be the same or different in each stage of catalyst preparation.
Während der ersten Stufe wird Dialkylnagnesium und Trialkylaluminium, falls angewendet, auf dem festen Träger fixiert. Dieses Fixieren kann gleichzeitig aus einer Reaktion zwischen den Hydroxylgruppen des festen Trägers und der Organometallverbindung erfolgen und aus einer physikochemischen Absorption, wahrscheinlich teilweise aufgrund dessen, daß die Organonetallverbindung mit einigen Sauerstoffatomen des feuerfesten Oxids komplexiert wird. Diese Organometallverbindungen können selbst auf dem Träger in komplexierter Form fixiert werden, insbesondere in dimerer oder trimerer Form. Ein Träger kann im allgemeinen unter Verwendung seiner Gesamtkapazität zur Fixierung eines Dialkylmagnesiums und gegebenenfalls eines Trialkylaluminiums bewertet werden. Seine maximale Fixierkapazität hängt von der Natur des Trägers, von seiner spezifischen Oberfläche, von der physikochemischen Behandlung und vom Trocknen des Trägers, das vorher ausgeführt wurde, ab. Die maximale Fixierkapazität eines Trägers kann im allgemeinen 1 bis 5, vorzugsweise 1 bis 3 mMol Dialkylmagnesium, beispielsweise Dibutylmagnesium oder Trialkylaluminium pro g Träger, sein.During the first step, dialkyl magnesium and trialkyl aluminum, if applied, are fixed on the solid support. This fixing may occur simultaneously from a reaction between the hydroxyl groups of the solid support and the organometallic compound and from a physicochemical absorption, probably partly due to the organometallic compound being complexed with some oxygen atoms of the refractory oxide. These organometallic compounds may themselves be present on the support in complexed form. fixed, in particular in dimeric or trimeric form. A support can generally be evaluated using its total capacity for fixing a dialkylmagnesium and optionally a trialkylaluminium. Its maximum fixing capacity depends on the nature of the support, on its specific surface, on the physicochemical treatment and on the drying of the support which has been carried out beforehand. The maximum fixing capacity of a support can generally be 1 to 5, preferably 1 to 3 mmoles of dialkylmagnesium, for example dibutylmagnesium or trialkylaluminium per gram of support.
Die Molmenge an Dialkylmagnesium und gegebenenfalls Trialkylaluminium, die eingesetzt werden soll, kann weniger sein, identisch oder ein Überschuß sein, bezogen auf die Molzahl der Hydroxylgruppen, die in dem Träger vorliegen. Um jedoch die Verwendung einer übermäßigen Menge an Dialkylmagnesium und gegebenenfalls Trialkylaluminium zu vermeiden, wird die Menge dieser Verbindungen im allgemeinen leicht höher sein als die maximale Menge, die in der Lage ist, von dem festen Träger fixiert zu werden. Somit ist es in der ersten Stufe des Verfahrens bevorzugt, jedes Gramm Träger mit einer Menge an Dialkylmagnesium oder Dialkylmagnesium plus Trialkylaluminium, entsprechend 0,1 bis 7,5 mMol, vorzugsweise 0,5 bis 4,5 mMol oder bevorzugter 1 bis 3,5 mMol, in Kontakt zu bringen.The molar amount of dialkylmagnesium and optionally trialkylaluminium to be used may be less, equal or an excess based on the number of moles of hydroxyl groups present in the support. However, in order to avoid using an excessive amount of dialkylmagnesium and optionally trialkylaluminium, the amount of these compounds will generally be slightly higher than the maximum amount capable of being fixed by the solid support. Thus, in the first step of the process, it is preferred to contact each gram of support with an amount of dialkylmagnesium or dialkylmagnesium plus trialkylaluminium corresponding to 0.1 to 7.5 mmol, preferably 0.5 to 4.5 mmol or more preferably 1 to 3.5 mmol.
Die erste Stufe kann in verschiedener Weise ausgeführt werden. Es ist beispielsweise möglich, das Dialkylmagnesium und gegebenenfalls das Trialkylaluminium zu dem festen Träger, der vorzugsweise vorher in dem flüssigen Kohlenwasserstoffmedium suspendiert wurde, zuzugeben. Diese Zugabe kann langsam ausgeführt werden, beispielsweise über einen Zeitraum von 10 bis 300, z.B. 30 bis 120 Minuten, mit Bewegen beispielsweise Rühren, und bei einer Temperatur von 0ºC bis 80ºC, z.B. 10 bis 60ºC. Wenn ein Dialkylmagnesium und ein Trialkylaluminium zusammen angewendet werden, kann ihr Kontakt mit dem festen Träger entweder durch allmähliche Zugabe der zwei Organometallverbindungen in beliebiger Reihenfolge oder durch Zugabe des Gemisches oder des vorher gebildeten Komplexes dieser zwei Organometallverbindungen zu dem, den festen Träger enthaltenden flüssigen Kohlenwasserstoffmedium, hergestellt werden.The first step can be carried out in various ways. It is possible, for example, to add the dialkylmagnesium and optionally the trialkylaluminium to the solid support, which has preferably been previously suspended in the liquid hydrocarbon medium. This addition can be carried out slowly, for example over a period of 10 to 300, e.g. 30 to 120 minutes, with agitation, e.g. stirring, and at a temperature of 0°C to 80°C, e.g. 10 to 60°C. When a dialkylmagnesium and a trialkylaluminium are used together, their contact with the solid support can be achieved either by gradual addition of the two organometallic compounds in any order or by addition of the mixture or the previously formed Complex of these two organometallic compounds to the liquid hydrocarbon medium containing the solid carrier.
Ein deutlicher Überschuß an Organometallverbindung, der nicht in dem Träger fixiert ist, kann durch Filtrieren und/oder durch einen oder mehrere Waschvorgänge mit flüssigem Kohlenwasserstoff entfernt werden. Es wurde jedoch gefunden, daß es möglich ist, eine Molmenge von Dialkylmagnesium und gegebenenfalls Trialkylaluminium zu verwenden, die, entsprechend der maximalen Fixierkapazität des Trägers, bis zu dem 1,5-fachen der Menge an Organometallverbindungen erreichen kann, ohne daß es anschließend unbedingt erforderlich ist, den Überschuß an Organometallverbindungen, die nicht auf dem Träger fixiert sind, zu entfernen. Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei diesen Bedingungen die mögliche kleine Überschußmenge an Organometallverbindungen, welche nicht auf dem Träger fixiert sind, in keiner Weise bei der Katalysatorzubereitung stört und daß im wesentlichen keine feinen Teilchen während der anschließenden Stufen gebildet werden.A significant excess of organometallic compound not fixed in the support can be removed by filtration and/or by one or more liquid hydrocarbon washes. However, it has been found that it is possible to use a molar amount of dialkylmagnesium and optionally trialkylaluminium which, according to the maximum fixing capacity of the support, can reach up to 1.5 times the amount of organometallic compounds, without it being absolutely necessary to subsequently remove the excess of organometallic compounds not fixed on the support. Surprisingly, it has been found that under these conditions the possible small excess amount of organometallic compounds not fixed on the support does not interfere in any way with the catalyst preparation and that essentially no fine particles are formed during the subsequent steps.
Die zweite Stufe der Zubereitung des festen Katalysators besteht im Inkontaktbringen des aus der ersten Stufe herrührenden festen Produkts mit einer organischen Monochlorverbindung. Diese Verbindung kann ein sekundäres oder vorzugsweise tertiäres Alkylmonochlorid mit 3 bis 19, vorzugsweise 3 bis 13, Kohlenstoffatomen sein und vorzugsweise die allgemeine Formel aufweisenThe second stage of preparing the solid catalyst consists in bringing the solid product resulting from the first stage into contact with an organic monochloro compound. This compound can be a secondary or preferably tertiary alkyl monochloride containing 3 to 19, preferably 3 to 13, carbon atoms and preferably having the general formula
R&sup6; R&sup7; R&sup8; CClR⁶ R⁶ R⁶ R⁶ CCl
wobei R&sup6; und R&sup7; gleiche oder verschiedene Alkylreste mit 1 bis 6, z.B. 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie Methyl, Ethyl oder n-Propyl, bedeuten und R&sup8; ein Wasserstoffatom oder vorzugsweise einen Alkylrest mit 1 bis 6, z.B. 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt, gleich oder verschieden von R&sup6; und R&sup7;, wie Methyl, Ethyl oder n-Propyl. Sekundäres Propylchlorid, sekundäres Butylchlorid, aber insbesondere tert-Butylchlorid, sind bevorzugt.where R6 and R7 are identical or different alkyl radicals having 1 to 6, e.g. 1 to 4, carbon atoms, such as methyl, ethyl or n-propyl, and R8 is a hydrogen atom or preferably an alkyl radical having 1 to 6, e.g. 1 to 4, carbon atoms, identical or different from R6 and R7, such as methyl, ethyl or n-propyl. Secondary propyl chloride, secondary butyl chloride, but especially tert-butyl chloride, are preferred.
Die organische Monochlorverbindung kann auch ein sekundäres oder vorzugsweise tertiäres Cycloalkylmonochlorid der allgemeinen Formel The organic monochloro compound can also be a secondary or preferably tertiary cycloalkyl monochloride of the general formula
sein, wobei R&sup8; ein Wasserstoffatom oder vorzugsweise einen Alkylrest mit 1 bis 6, z.B. 1 bis 4, Kohlenstoffatomen, wie Methyl oder Ethyl, bedeutet und n eine Zahl von 4 bis 8, z.B. 5 bis 8, insbesondere 5, ist, wie Cyclohexylchlorid oder 1-Methyl-1-chlorcyclohexan.where R⁸ is a hydrogen atom or preferably an alkyl radical having 1 to 6, e.g. 1 to 4, carbon atoms, such as methyl or ethyl, and n is a number from 4 to 8, e.g. 5 to 8, in particular 5, such as cyclohexyl chloride or 1-methyl-1-chlorocyclohexane.
Die organische Monochlorverbindung kann auch eine Verbindung sein, die mindestens einen Arylrest der allgemeinen Formel: R&sup9; R¹&sup0; R¹¹ CCl enthält, wobei R&sup9; ein Arylrest mit 6 bis 16, z.B. 6 bis 10, Kohlenstoffatomen bedeutet und R¹ und R¹¹ gleiche oder verschiedene Reste darstellen, ausgewählt aus Wasserstoff, Alkylresten mit 1 bis 6, z.B. 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie Methyl, Ethyl oder n-Propyl, und Arylresten mit 6 bis 16, z.B. 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, gleich oder verschieden von R&sup9;. Die Arylreste für R&sup9;, R¹&sup0; und/oder R¹¹ sind gewöhnlich aromatische Kohlenwasserstoffgruppen, wie Phenyl, Tolyl oder Naphthyl. Benzylchlorid und 1-Phenyl-1- chlorethan können bevorzugt sein.The organic monochloro compound can also be a compound which contains at least one aryl radical of the general formula: R⁹9 R¹⁰ R¹¹ CCl, where R⁹ is an aryl radical with 6 to 16, e.g. 6 to 10, carbon atoms and R¹ and R¹¹ are identical or different radicals, selected from hydrogen, alkyl radicals with 1 to 6, e.g. 1 to 4 carbon atoms, such as methyl, ethyl or n-propyl, and aryl radicals with 6 to 16, e.g. 6 to 10 carbon atoms, identical or different from R⁹. The aryl radicals for R⁹9, R¹⁰ and/or R¹¹ are usually aromatic hydrocarbon groups, such as phenyl, tolyl or naphthyl. Benzyl chloride and 1-phenyl-1-chloroethane may be preferred.
Es wurde überraschenderweise gefunden, daß die Chlorierung der in dem festen Träger fixierten Organometallverbindungen durch die Verwendung von sekundären oder tertiären Alkyl- oder Cycloalkylmonochloriden oder die Verwendung von Monochlororganoverbindungen, die mindestens einen Arylrest enthalten, verglichen mit der Verwendung von Kohlenwasserstoffpolychloriden, insbesondere Tetrachlorkohlenstoff deutlich verbessert wird.It has surprisingly been found that the chlorination of the organometallic compounds fixed in the solid support is significantly improved by the use of secondary or tertiary alkyl or cycloalkyl monochlorides or the use of monochloroorgano compounds containing at least one aryl radical, compared with the use of hydrocarbon polychlorides, in particular carbon tetrachloride.
Aufgrund ihres unerwarteten Verhaltens kann die organische Monochlorverbindung während dieser Stufe in relativ geringer Menge verwendet werden und ermöglicht es trotzdem, ein festes Produkt zu bilden, das im wesentlichen frei von basischen funktionellen Gruppen ist, welche in der Lage sind, eine Verbindung eines Übergangsmetalls anschließend zu reduzieren, wie vierwertiges Titan, das während der dritten Stufe verwendet wird. Der Anteil an restlichen, reduktiven basischen funktionellen Gruppen, ist derart ausgelegt, daß weniger als 10 %, vorzugsweise weniger als 5 % des Übergangsmetalls des festen Zwischenprodukts, das von der dritten Stufe herrührt, im reduzierten Zustand vorliegt.Due to its unexpected behavior, the organic monochloro compound can be used in relatively small amounts during this stage and still allows to form a solid product that is essentially free of basic functional groups capable of subsequently reducing a compound of a transition metal, such as tetravalent titanium, used during the third stage. The proportion of residual, reductive basic functional groups is such that less than 10%, preferably less than 5% of the transition metal of the solid intermediate resulting from the third step is in the reduced state.
Das Produkt, das von der ersten Stufe herrührt, kann mit der organischen Monochlorverbindung in einer derartigen Menge in Kontakt gebracht werden, daß das Molverhältnis der Menge an organischer Monochlorverbindung zu der Menge an Magnesium oder Magnesium plus Aluminium, die in dem von der ersten Stufe herrührenden Produkt enthalten sind, 1 bis 3,5, vorzugsweise 1,5 bis 3,0 ist.The product resulting from the first stage may be brought into contact with the organic monochloro compound in an amount such that the molar ratio of the amount of organic monochloro compound to the amount of magnesium or magnesium plus aluminum contained in the product resulting from the first stage is 1 to 3.5, preferably 1.5 to 3.0.
Es wurde überraschenderweise gefunden, daß, wenn diese bestimmte Menge an organischer Monochlorverbindung verwendet wird, das aus der zweiten Stufe herrührende Produkt, verglichen mit der Verwendung der entsprechenden Mengen von Kohlenwasserstoffpolychloriden, reduzierte Mengen an basischen funktionellen Gruppen enthalten kann, die in der Lage sind, eine Verbindung eines Übergangsmetalls in seiner maximalen Wertigkeit zu reduzieren oder kaum etwas oder insbesondere keines enthalten kann. Die Restmenge (falls überhaupt) der organischen Monochlorverbindung am Ende dieser Stufe ist praktisch nichts oder vernachlässigbar und übersteigt in dem flüssigen Kohlenwasserstoffmedium etwa 1000 Teile pro Millionen (ppm), auf das Gewicht bezogen, gewöhnlich nicht. Es ist somit nicht mehr erforderlich, das aus der zweiten Stufe herrührende Produkt zu waschen und das flüssige Kohlenwasserstoffmedium nach jeder Katalysatorzubereitung zu reinigen.It has been surprisingly found that when this particular amount of organic monochloro compound is used, the product resulting from the second stage can contain reduced amounts of basic functional groups capable of reducing a compound of a transition metal to its maximum valence, or can contain hardly any, or in particular none, as compared to when the corresponding amounts of hydrocarbon polychlorides are used. The residual amount (if any) of organic monochloro compound at the end of this stage is practically nothing or negligible and usually does not exceed about 1000 parts per million (ppm) by weight in the liquid hydrocarbon medium. It is thus no longer necessary to wash the product resulting from the second stage and to purify the liquid hydrocarbon medium after each catalyst preparation.
Die zweite Stufe wird in dem flüssigen Kohlenwasserstoffmedium durch Inkontaktbringen der organischen Monochlorverbindung mit dem Produkt, das aus der ersten Stufe herrührt, bei einer Temperatur im Bereich von 0ºC bis 90ºC, vorzugsweise 20ºC bis 60ºC, ausgeführt. Der Vorgang kann in verschiedener Weise erfolgen, beispielsweise durch Zugabe der organischen Monochlorverbindung zu dem Produkt, das aus der ersten Stufe herrührt, in Suspension in dem flüssigen Kohlenwasserstoffmedium. Diese Zugabe wird vorzugsweise langsam, beispielsweise über einen Zeitraum von 10 bis 600 Minuten, z.B. 20 bis 300 Minuten, und unter Bewegen, z.B. Rühren, ausgeführt.The second stage is carried out in the liquid hydrocarbon medium by bringing the organic monochloro compound into contact with the product resulting from the first stage at a temperature in the range of 0°C to 90°C, preferably 20°C to 60°C. The operation can be carried out in various ways, for example by adding the organic monochloro compound to the product resulting from the first stage in suspension in the liquid hydrocarbon medium. This addition is preferably carried out slowly, for example over a period of 10 to 600 minutes, e.g. 20 to 300 minutes, and with agitation, e.g. stirring.
Die dritte Stufe der Herstellung des festen Katalysators besteht im Inkontaktbringen des aus der zweiten Stufe herrührenden Produktes mit mindestens einer Verbindung von Titan oder Vanadium in der maximalen Wertigkeit von 4 oder mit einer Vanadylverbindung mit Vanadium der Wertigkeit von 5. Diese Titan- oder Vanadiumverbindungen sind vorzugsweise in dem flüssigen Kohlenwasserstoffmedium, in dem der Katalysator hergestellt wird, Löslich. Es ist möglich, insbesondere eine vierwertige Titanverbindung der allgemeinen FormelThe third stage of the preparation of the solid catalyst consists in bringing the product resulting from the second stage into contact with at least one compound of titanium or vanadium with a maximum valence of 4 or with a vanadyl compound with vanadium with a valence of 5. These titanium or vanadium compounds are preferably soluble in the liquid hydrocarbon medium in which the catalyst is prepared. It is possible in particular to use a tetravalent titanium compound of the general formula
Ti (OR)m X4-mTi(OR)m X4-m
eine vierwertige Vanadiumverbindung der allgemeinen Formela tetravalent vanadium compound of the general formula
V (OR)m X4-mV (OR)m X4-m
oder eine Vanadylverbindung der allgemeinen Formelor a vanadyl compound of the general formula
VO (OR)n X3-nVO (OR)n X3-n
auszuwählen, wobei in den Formeln R einen Alkylrest mit 1 bis 6, z.B. 2 bis 6, wie 2 bis 4, Kohlenstoffatomen, bedeutet, z.B. Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl oder Butyl, X ein Chlor- oder Bromatom ist, m eine ganze oder Bruchzahl gleich oder größer 0 und kleiner 4, z.B. 0 bis 3, ist, und n eine ganze oder Bruchzahl gleich oder größer 0 und kleiner 3, z.B. 0 bis 2, ist.where in the formulas R is an alkyl radical with 1 to 6, e.g. 2 to 6, such as 2 to 4, carbon atoms, e.g. methyl, ethyl, propyl, isopropyl or butyl, X is a chlorine or bromine atom, m is a whole or fractional number equal to or greater than 0 and less than 4, e.g. 0 to 3, and n is a whole or fractional number equal to or greater than 0 and less than 3, e.g. 0 to 2.
Die Verwendung von Titantetrachlorid ist bevorzugt.The use of titanium tetrachloride is preferred.
Der Kontakt wird in dem flüssigen Kohlenwasserstoffmedium derart hergestellt, daß eine maximale Menge an Titan- und/oder Vanadiumverbindungen durch Imprägnieren in dem Träger fixiert werden kann, vorzugsweise unter Vermeiden jeglicher Reduktion dieser Übergangsmetalle, da dieses im allgemeinen zu einer Verminderung der Aktivität des Katalysators bei der Ethylen(co)polymerisation führt. Aus diesem Grunde ist das aus der zweiten Stufe herrührende Produkt im allgemeinen frei von jeglicher basischer funktioneller Gruppe, die in der Lage ist, eine Titan- und/oder Vanadiumverbindung zu reduzieren. Überraschenderweise wurde außerdem gefunden, daß das unter den bestimmten Umständen der Chlorierung während der zweiten Stufe erhaltene Produkt besonders in der Lage ist, eine große Menge an Titan- und/oder Vanadiumverbindungen zu fixieren. Dies ermöglicht es, das Produkt, das aus der zweiten Stufe herrührt, mit der/den Titan- und/oder Vanadiumverbindung(en) in einer Menge in Kontakt zu bringen, die im wesentlichen geringer ist als jene, die während der in EP-A- 0 014 523 beschriebenen Imprägnierungsstufe angewendet wird, insbesondere in einer Menge, derart ausgelegt, daß das Atomverhältnis der in dem aus der zweiten Stufe herrührenden Produkt enthaltenen Menge an Titan oder Vanadium oder Titan plus Vanadium zu der Menge an Magnesium oder Magnesium plus Aluminium, 0,1 bis 0,9, vorzugsweise 0,2 bis 0,7, ist. Hierdurch wird das meiste, wenn nicht alles, der in dem Träger eingesetzten Menge an Titan- und/oder Vanadiumverbindung(en), vorzugsweise mit unveränderter Wertigkeitsstufe, fixiert. Am Ende dieser Stufe kann die Menge an Titan- und/oder Vanadiumverbindung(en), die im freien Zustand in dem flüssigen Kohlenwasserstoffmedium verbleibt, relativ gering oder vernachlässigbar sein. Vorteilhafterweise ist es in bestimmten Fällen nicht mehr erforderlich, das feste Produkt, das aus der dritten Stufe herrührt, zu waschen.The contact is made in the liquid hydrocarbon medium in such a way that a maximum amount of titanium and/or vanadium compounds can be fixed in the support by impregnation, preferably avoiding any reduction of these transition metals, since this generally leads to a reduction in the activity of the catalyst in the ethylene (co)polymerization. For this reason, the product resulting from the second stage is generally free from any basic functional group capable of reducing a titanium and/or vanadium compound. Surprisingly, it has also been found that the product obtained under the particular circumstances of chlorination during the second stage is particularly capable of fixing a large amount of titanium and/or vanadium compounds. This makes it possible to use the product resulting from the second stage into contact with the titanium and/or vanadium compound(s) in an amount substantially less than that used during the impregnation step described in EP-A-0 014 523, in particular in an amount such that the atomic ratio of the amount of titanium or vanadium or titanium plus vanadium contained in the product resulting from the second stage to the amount of magnesium or magnesium plus aluminium is 0.1 to 0.9, preferably 0.2 to 0.7. This fixes most, if not all, of the amount of titanium and/or vanadium compound(s) employed in the carrier, preferably with an unchanged valence state. At the end of this stage, the amount of titanium and/or vanadium compound(s) remaining in the free state in the liquid hydrocarbon medium may be relatively small or negligible. Advantageously, in certain cases it is no longer necessary to wash the solid product resulting from the third stage.
Die dritte Stufe wird im allgemeinen bei einer Temperatur im Bereich von 0 bis 150ºC, vorzugsweise 20 bis 120ºC, ausgeführt. Der Vorgang kann praktisch in verschiedener Weise ausgeführt werden. Beispielsweise kann/können die Titan- und/oder Vanadiumverbindung(en) in Suspension in dem flüssigen Kohlenwasserstoffmedium zu dem aus der zweiten Stufe herrührenden Produkt gegeben werden. Diese Zugabe wird vorzugsweise langsam, beispielsweise über einen Zeitraum von 10 bis 300 Minuten, z.B. 20 bis 200 Minuten, und unter Bewegen, z.B. Rühren, ausgeführt.The third stage is generally carried out at a temperature in the range of 0 to 150°C, preferably 20 to 120°C. The operation can be carried out in various practical ways. For example, the titanium and/or vanadium compound(s) can be added to the product resulting from the second stage in suspension in the liquid hydrocarbon medium. This addition is preferably carried out slowly, for example over a period of 10 to 300 minutes, e.g. 20 to 200 minutes, and with agitation, e.g. stirring.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die dritte Stufe in einer Weise ausgeführt werden, die es vorteilhaft ermöglicht, einen festen Katalysator mit besonders hoher Aktivität bei der Ethylenpolymerisation oder -copolymerisation zu ergeben und Ethylen(co-)polymere mit enger Molekulargewichtsverteilung liefert. Sie besteht im wesentlichen im Inkontaktbringen des aus der zweiten Stufe herrührenden Produkts, zuerst mit mindestens einer halogenreichen Titan- oder Vanadiumverbindung und anschließend mit mindestens einer Titan- oder Vanadiumverbindung, die wenig oder kein Halogen enthält, vorzugsweise mindestens einer alkoxidreichen Titanoder Vanadiumverbindung. Die halogenreiche Titan- oder Vanadiumverbindung wird insbesondere aus einer vierwertigen Titanverbindung der allgemeinen FormelIn a preferred embodiment, the third stage can be carried out in a manner which advantageously makes it possible to obtain a solid catalyst with particularly high activity in ethylene polymerization or copolymerization and to provide ethylene (co)polymers with a narrow molecular weight distribution. It essentially consists in bringing the product from the second stage into contact, firstly, with at least one halogen-rich titanium or vanadium compound and then with at least one titanium or vanadium compound containing little or no halogen. preferably at least one alkoxide-rich titanium or vanadium compound. The halogen-rich titanium or vanadium compound is in particular a tetravalent titanium compound of the general formula
Ti (OR)p X4-pTi(OR)p X4-p
einer vierwertigen Vanadiumverbindung der allgemeinen Formela tetravalent vanadium compound of the general formula
VO (OR)p X4-pVO (OR)p X4-p
und einer Vanadylverbindung der allgemeinen Formeland a vanadyl compound of the general formula
VO (OR)q X3-qVO (OR)q X3-q
wobei R und X in den Formeln Definitionen aufweisen, die gleich jenen sind, die vorstehend genannt werden, p eine ganze oder Bruchzahl gleich oder größer 0 oder kleiner 2, z.B. 0 bis 1,5 oder 0 bis 1, ist und q eine ganze oder Bruchzahl gleich oder größer 0 und kleiner 1,5, z.B. 0 bis 1 oder bis 0,5, ist, ausgewählt werden. Die halogenreiche Titan- oder Vanadiumverbindung ist vorzugsweise Titantetrachlorid, Vanadiumtetrachlorid oder Vanadyltrichlorid. Die Verwendung von Titantetrachlorid ist bevorzugt.where R and X in the formulas have definitions that are the same as those mentioned above, p is a whole or fractional number equal to or greater than 0 or less than 2, e.g. 0 to 1.5 or 0 to 1, and q is a whole or fractional number equal to or greater than 0 and less than 1.5, e.g. 0 to 1 or to 0.5. The halogen-rich titanium or vanadium compound is preferably titanium tetrachloride, vanadium tetrachloride or vanadyl trichloride. The use of titanium tetrachloride is preferred.
Die wenig oder kein Halogen enthaltende alkoxidreiche Titan- oder Vanadiumverbindung wird insbesondere aus einer vierwertigen Titanverbindung der allgemeinen Formel ausgewähltThe alkoxide-rich titanium or vanadium compound containing little or no halogen is selected in particular from a tetravalent titanium compound of the general formula
Ti (OR)r X4-rTi(OR)r X4-r
einer vierwertigen Vanadiumverbindung der allgemeinen Formela tetravalent vanadium compound of the general formula
V (OR)r X4-rV (OR)r X4-r
und einer Vanadylverbindung der allgemeinen Formeland a vanadyl compound of the general formula
VO (OR)s X3-sVO (OR)s X3-s
wobei R und X in den Formeln Definitionen aufweisen, die gleich jenen sind, die vorstehend genannt werden, r eine ganze oder Bruchzahl gleich oder größer 2 und kleiner als oder gleich 4, z.B. 2,5 bis 4 oder 3 bis 4, ist und s eine ganze oder Bruchzahl gleich oder größer 1,5 und kleiner als oder gleich 3, z.B. 2 bis 3 oder 2,5 bis 3, ist. Insbesondere ist die alkoxidreiche Verbindung, die wenig oder kein Halogen enthält, vorzugsweise ein Titantetraalkoxid, ein Vanadiumtetraalkoxid und ein Vanadyltrialkoxid, insbesondere Titan- oder Vanadiumtetraisopropoxid, Titan- oder Vanadiumtetra-n- propoxid, Titan- oder Vanadiumtetrabutoxid, Titan- oder Vanadiumtetraethoxid, Vanadyl-tri-n-propoxid, Vanadyltributoxid und Vanadyltriethoxid.where R and X in the formulas have definitions which are the same as those mentioned above, r is an integer or fractional number equal to or greater than 2 and less than or equal to 4, eg 2.5 to 4 or 3 to 4, and s is an integer or fractional number equal to or greater than 1.5 and less than or equal to 3, eg 2 to 3 or 2.5 to 3. In particular, the alkoxide-rich compound which contains little or no halogen is preferably a titanium tetraalkoxide, a vanadium tetraalkoxide and a vanadyl trialkoxide, in particular titanium or vanadium tetraisopropoxide, titanium or vanadium tetra-n-propoxide, titanium or vanadium tetrabutoxide, titanium or vanadium tetraethoxide, vanadyl tri-n-propoxide, vanadyl tributoxide and vanadyl triethoxide.
Das Verhältnis von alkoxidreichen Titan- oder Vanadiumverbindungen, die wenig oder kein Halogen enthalten, bezogen auf die halogenreichen, die in dieser Stufe verwendet werden, kann derart ausgelegt werden, daß das Molverhältnis des ersteren zum letzteren 0,1 bis 3, vorzugsweise 0,2 bis 2, ist.The ratio of alkoxide-rich titanium or vanadium compounds containing little or no halogen relative to the halogen-rich ones used in this step can be designed such that the molar ratio of the former to the latter is 0.1 to 3, preferably 0.2 to 2.
Die Bedingungen, bei denen die zwei aufeinanderfolgenden Kontakte ausgeführt werden, entsprechen jenen, die vorstehend für den einzelnen Kontakt definiert wurden. Insbesondere ist die Gesamtmenge an Titan- und/oder Vanadiumverbindungen, derart ausgelegt, daß das Atomverhältnis der Gesamtmenge an Titan oder Vanadium oder Titan plus Vanadium zu der Menge an Magnesium oder Magnesium plus Aluminium, die in dem Produkt, das aus der zweiten Stufe herrührt, enthalten sind, 0,1 bis 0,9, vorzugsweise 0,2 bis 0,7, ist.The conditions under which the two successive contacts are carried out correspond to those defined above for the single contact. In particular, the total amount of titanium and/or vanadium compounds is such that the atomic ratio of the total amount of titanium or vanadium or titanium plus vanadium to the amount of magnesium or magnesium plus aluminum contained in the product resulting from the second stage is 0.1 to 0.9, preferably 0.2 to 0.7.
Das aus der dritten Stufe herrührende, feste Produkt umfaßt einen Träger auf der Basis eines feuerfesten Oxids, das halogenierte Verbindungen von Magnesium, vierwertigem Titan und/oder Vanadium und/oder dreiwertigern Vanadyl enthält. Das Atomverhältnis zwischen der Menge an Magnesium und der Menge an Titan und/oder Vanadium in dem festen Produkt kann im allgemeinen 2 bis 8, vorzugsweise 2,5 bis 5, sein.The solid product resulting from the third stage comprises a support based on a refractory oxide containing halogenated compounds of magnesium, tetravalent titanium and/or vanadium and/or trivalent vanadyl. The atomic ratio between the amount of magnesium and the amount of titanium and/or vanadium in the solid product can generally be 2 to 8, preferably 2.5 to 5.
Die vierte Stufe der Herstellung des festen Trägers besteht im Inkontaktbringen des aus der dritten Stufe herrührenden festen Produkts, auch festes Zwischenprodukt genannt, mit Ethylen oder Ethylen, gemischt mit einem 3 bis 8 Kohlenstoffatome aufweisenden α-Olefin, in Gegenwart mindestens einer Organoaluminium- oder Organozinkverbindung. Der Kontakt kann chargenweise oder kontinuierlich ausgeführt werden und wird vorzugsweise durch Zugabe des aus der dritten Stufe herrührenden festen Produkts, in Suspension in dem flüssigen Kohlenwasserstoffmedium, Ethylen und gegebenenfalls einem 3 bis 8 Kohlenstoffatome enthaltenden α-Olefin, z.B. Propylen, Buten-1, Hexen-1, Methyl-4-penten-1 oder Octen-1, vorzugsweise bei einer ständigen, langsamen Fließgeschwindigkeit und über einen Zeitraum, so daß der feste Katalysator in Form eines Vorpolymers, das 1 bis 200 g, vorzugsweise 10 bis 200 g, z.B. 20 bis 100 g des Polymers pro Milliatom Titan oder Vanadium oder Titan plus Vanadium enthält, ausgeführt werden. Das gegebenenfalls mit dem Ethylen vermischt angewendete α-Olefin wird In einer kleineren Menge, verglichen mit Ethylen eingesetzt, vorzugsweise derart, daß das Verhältnis an copolymerisiertem α-Olefin in dem Vorpolymer nicht höher als 10 Gew.-% und vorzugsweise 0,1 bis 7 Gew.-%, bezogen auf Ethylen, ist. Der am Ende der vierten Stufe so erhaltene, Ethylen-vorpolymerisierte Katalysator umfaßt ein (Co-)polymer von Ethylen mit relativ hoher Kristallinität und geringer Löslichkeit in flüssigem Kohlenwasserstoff und stellt eine besonders hohe Kapazität für den Einbau von C&sub3;- bis C&sub8;- α-Olefinen in ein Ethylencopolymer während der Copolymerisation bereit. Der Kontakt in der vierten Stufe kann im allgemeinen durch Bewegen, z.B. Rühren, hergestellt werden, bei einer Temperatur, die im allgemeinen zwischen 10 und 100ºC liegt, vorzugsweise zwischen 40ºC und 90ºC und bei einem Druck, der im allgemeinen höher als der Atmosphärendruck und geringer als 2 MPa, z.B. 0,2 bis 1 MPa ist. Die Dauer dieses Kontaktes kann 10 bis 900 Minuten betragen, z.B. 30 bis 600 MinutenThe fourth stage of the preparation of the solid support consists in bringing the solid product resulting from the third stage, also called solid intermediate, into contact with ethylene or ethylene mixed with an α-olefin containing from 3 to 8 carbon atoms, in the presence of at least one organoaluminium or organozinc compound. The contact can be carried out batchwise or continuously and is preferably carried out by adding the solid product resulting from the third stage, in suspension in the liquid hydrocarbon medium, ethylene and optionally an α-olefin containing from 3 to 8 carbon atoms, for example propylene, butene-1, hexene-1, methyl-4-pentene-1 or octene-1. preferably at a constant, slow flow rate and for a period of time such that the solid catalyst is in the form of a prepolymer containing 1 to 200 g, preferably 10 to 200 g, eg 20 to 100 g of polymer per milliatom of titanium or vanadium or titanium plus vanadium. The α-olefin optionally used mixed with the ethylene is used in a smaller amount compared to ethylene, preferably such that the proportion of copolymerized α-olefin in the prepolymer is not higher than 10 wt.% and preferably 0.1 to 7 wt.%, based on ethylene. The ethylene prepolymerized catalyst thus obtained at the end of the fourth stage comprises a (co)polymer of ethylene with relatively high crystallinity and low solubility in liquid hydrocarbon and provides a particularly high capacity for the incorporation of C3 to C8 α-olefins into an ethylene copolymer during copolymerization. The contact in the fourth stage can generally be made by agitation, e.g. stirring, at a temperature generally between 10 and 100°C, preferably between 40°C and 90°C and at a pressure generally higher than atmospheric pressure and lower than 2 MPa, e.g. 0.2 to 1 MPa. The duration of this contact can be 10 to 900 minutes, e.g. 30 to 600 minutes.
Dieser Kontakt kann vorteilhaft in Gegenwart von Wasserstoff hergestellt werden, der einmal bei Beginn des Kontakts oder auch zu anderen Zeiten oder auch langsam bei einer stetigen Fließgeschwindigkeit, während der Kontakt hergestellt wird, zu dem Reaktionsgemisch gegeben wird. Die Menge an verwendetem Wasserstoff während dieser Stufe ist derart ausgelegt, daß der Partialdruck von Wasserstoff 0,01 bis 1 MPa, z.B. 0,05 bis 0,5 MPa, sein kann. Die Anwesenheit von Wasserstoff während dieser Stufe, auch in sehr kleiner Menge, ermöglicht es, anschließend Ethylenpolymere oder -copolymere mit perfekt homogener Zusammensetzung, insbesondere frei von Gelen, herzustellen.This contact can advantageously be made in the presence of hydrogen, which is added to the reaction mixture once at the start of the contact or at other times or even slowly at a constant flow rate while the contact is being made. The amount of hydrogen used during this stage is such that the partial pressure of hydrogen can be 0.01 to 1 MPa, for example 0.05 to 0.5 MPa. The presence of hydrogen during this stage, even in a very small amount, makes it possible to subsequently produce ethylene polymers or copolymers with a perfectly homogeneous composition, in particular free of gels.
Der Kontakt in der vierten Stufe wird in Gegenwart eines Aktivierungsmittels hergestellt, ausgewählt aus Organoaluminiumverbindungen, wie Trialkylaluminium oder Alkylaluminiumhydriden, Chloriden und Alkoholaten oder Organozinkverbindungen, wie Diethylzink. Das Aktivierungsmittel kann zu dem flüssigen Kohlenwasserstoffmedium, entweder auf einmal zu Beginn des Kontaktes oder zu verschiedenen Zeitpunkten, verteilt zwischen Beginn und Ende, während der Kontakt hergestellt wird, zugegeben werden. Die Menge an eingesetztem Aktivierungsmittel während dieser Stufe ist derart ausgelegt, daß das Atomverhältnis zwischen der Menge des(r) Metalls(e) (Al und/oder Zn) des Aktivierungsmittels und der Menge an Titan oder Vanadium oder Titan plus Vanadium, 0,3 bis 10, vorzugsweise 0,7 bis 5, beispielsweise 0,8 bis 3, ist.The contact in the fourth stage is made in the presence of an activating agent selected from organoaluminium compounds, such as trialkylaluminium or alkylaluminium hydrides, chlorides and alcoholates or organozinc compounds such as diethylzinc. The activating agent may be added to the liquid hydrocarbon medium either all at once at the beginning of the contact or at various times distributed between the beginning and the end as the contact is established. The amount of activating agent employed during this step is such that the atomic ratio between the amount of metal(s) (Al and/or Zn) of the activating agent and the amount of titanium or vanadium or titanium plus vanadium is 0.3 to 10, preferably 0.7 to 5, for example 0.8 to 3.
Eine Elektronendonorverbindung, wie eine Lewis-Base, kann während einer der vier Stufen verwendet werden, ist jedoch nicht wesentlich. Andererseits ist es besser, eine Verbindung dieses Typs nicht anzuwenden, da ihre Anwesenheit die Aktivität des festen Katalysators bei der Ethylen(co-)polymerisation erniedrigt. Vorzugsweise liegt die Elektronendonorverbindung im wesentlichen nicht vor. Die Menge an Elektronendonorverbindung, falls bei der Herstellung des festen Katalysators verwendet, kann auf sehr kleine Anteile begrenzt sein, insbesondere derart, daß das Molverhältnis der Menge an Elektronendonorverbindung zu der Menge an Titan oder Vanadium oder Magnesium plus Vanadium geringer als 1/5, beispielsweise 0 bis 0,2, vorzugsweise als 1/10, beispielsweise 0 bis 0,1, ist und daß das Molverhältnis der Menge an Elektronendonorverbindung zur Menge an Magnesiun oder Magnesium plus Aluminium geringer als 1/10, beispielsweise 0 bis 0,1, vorzugsweise geringer als 1/20, beispielsweise 0 bis 0,05, ist. Die Elektronendonorverbindung kann eine organische Elektronendonorverbindung sein, die frei von labilem Wasserstoff ist, beispielsweise ausgewählt aus Ether, Thioether, Amin, Amid, Phosphin, Sulfoxid, Phosphoramid, Silan oder Ester.An electron donor compound, such as a Lewis base, may be used during any of the four steps, but is not essential. On the other hand, it is better not to use a compound of this type, since its presence lowers the activity of the solid catalyst in the ethylene (co)polymerization. Preferably, the electron donor compound is substantially absent. The amount of electron donor compound, if used in the preparation of the solid catalyst, may be limited to very small proportions, in particular such that the molar ratio of the amount of electron donor compound to the amount of titanium or vanadium or magnesium plus vanadium is less than 1/5, for example 0 to 0.2, preferably 1/10, for example 0 to 0.1, and that the molar ratio of the amount of electron donor compound to the amount of magnesium or magnesium plus aluminium is less than 1/10, for example 0 to 0.1, preferably less than 1/20, for example 0 to 0.05. The electron donor compound may be an organic electron donor compound free of labile hydrogen, for example selected from ether, thioether, amine, amide, phosphine, sulphoxide, phosphoramide, silane or ester.
Der nach dieser letzten Stufe erhaltene Katalysator ist ein fester Ethylen-vorpolymerisierter Katalysator vom Ziegler-Natta-Typ, auf der Basis von Titan und/oder Vanadium, der zur Polymerisation oder Copolymerisation von Olefinen verwendet werden kann. Er umfaßt die wesentlichen Elemente, die bereits in dem am Ende der dritten Stufe in ähnlichen Verhältnissen erhaltenen Zwischenprodukt vorliegen, insbesondere ein feuerfestes Oxid und Atome von Chlor, Magnesium, Titan und/oder Vanadium und umfaßt zusätzlich eine Organoaluminiumverbindung und/oder eine Organozinkverbindung. Genauer umfaßt dieser Katalysator pro Milliatom Titan oder Vanadium oder Titan plus Vanadium 1 bis 200 g, vorzugsweise 10 bis 200 g Polyethylen oder ein Copolymer von Ethylen mit einer geringen Menge eines 3 bis 8 Kohlenstoffatome enthaltenden α-Olefins, 0,2 bis 15 g, vorzugsweise 0,3 bis 10 g, eines feuerfesten Oxids, 1 bis 10, vorzugsweise 1,4 bis 5 Milliatome Magnesium, 0,1 bis 20, vorzugsweise 0,3 bis 10 Milliatome Aluminium oder Zink oder Aluminium plus Zink und 0 bis zu einem Wert geringer als 0,2, vorzugsweise 0 bis 0,1, z.B. 0,001 bis 0,08 mMol einer Elektronendonorverbindung. Dieser feste Katalysator liegt in Form von nichtklebrigen Teilchen, die einen massemittleren Durchmesser von 50 bis 500 µm aufweisen, vorzugsweise 80 bis 400 µm, beispielsweise 100 bis 300 µm und eine Schüttdichte im Bereich von 0,25 bis 0,60, vorzugsweise 0,3 bis 0,5, beispielsweise 0,4 bis 0,5 g/cm³ aufweisen, vor.The catalyst obtained after this last step is a solid ethylene prepolymerized catalyst of the Ziegler-Natta type, based on titanium and/or vanadium, which can be used for the polymerization or copolymerization of olefins. It comprises the essential elements, which are already present in the intermediate product obtained at the end of the third stage in similar proportions, in particular a refractory oxide and atoms of chlorine, magnesium, titanium and/or vanadium and additionally comprises an organoaluminium compound and/or an organozinc compound. More specifically, this catalyst comprises per milliatom of titanium or vanadium or titanium plus vanadium 1 to 200 g, preferably 10 to 200 g of polyethylene or a copolymer of ethylene with a minor amount of an α-olefin containing 3 to 8 carbon atoms, 0.2 to 15 g, preferably 0.3 to 10 g, of a refractory oxide, 1 to 10, preferably 1.4 to 5 milliatoms of magnesium, 0.1 to 20, preferably 0.3 to 10 milliatoms of aluminum or zinc or aluminum plus zinc and 0 to a value less than 0.2, preferably 0 to 0.1, e.g. 0.001 to 0.08 mmol of an electron donor compound. This solid catalyst is in the form of non-sticky particles having a mass average diameter of 50 to 500 µm, preferably 80 to 400 µm, for example 100 to 300 µm and a bulk density in the range of 0.25 to 0.60, preferably 0.3 to 0.5, for example 0.4 to 0.5 g/cm³.
Der am Ende der vierten Stufe erhaltene, feste Katalysator kann vorteilhaft einmal oder mehrere Male mit einem flüssigen Kohlenwasserstoff, beispielsweise einem Alkan, wie n-Hexan, gewaschen werden und kann als solcher, direkt in einer Gasphasen-Ethylenpolymerisation oder -copolymerisation, insbesondere in einem Wirbelschichtreaktor, verwendet werden. Er kann, falls erwünscht, aus dem flüssigen Kohlenwasserstoffmedium, worin er hergestellt wurde, oder mit dem er gewaschen wurde, isoliert werden, beispielsweise durch Verdampfen des letzteren, bei einer Temperatur, die im Bereich bis zu 100ºC, beispielsweise 10 bis 80ºC, liegt und gegebenenfalls unter teilweisem Vakuum.The solid catalyst obtained at the end of the fourth stage can advantageously be washed once or several times with a liquid hydrocarbon, for example an alkane such as n-hexane, and can be used as such directly in a gas phase ethylene polymerization or copolymerization, in particular in a fluidized bed reactor. It can, if desired, be isolated from the liquid hydrocarbon medium in which it was prepared or with which it was washed, for example by evaporating the latter, at a temperature ranging up to 100°C, for example 10 to 80°C, and optionally under partial vacuum.
Der erfindungsgemäß hergestellte, feste Katalysator ist besonders zur Gasphasenpolymerisation von Ethylen geeignet und insbesondere zur Gasphasencopolymerisation von Ethylen mit mindestens einem 3 bis 8 Kohlenstoffatome enthaltenden α-Olefin, beispielsweise Propylen, Buten-1, Hexen-1, Methyl-4-penten-1 oder Octen-1, insbesondere für hochdichtes Polyethylen (Dichte: 0,94 bis 0,97 g/cm³) und linear niederdichtes Polyethylen oder sehr niederdichtes Polyethylen (Dichte: 0,88 bis 0,94 g/cm³) mit 3 bis 30 %, beispielsweise 5 bis 25 Gew.-% C&sub3;- bis C&sub8;-α-Olefinen, beispielsweise mit Hilfe eines Wirbelschichtreaktors bei einer Temperatur von 20ºC bis 110ºC, vorzugsweise 40 und 100ºC und unter einem Gesamtdruck, der von 0,5 bis 5 mPa schwanken kann, wobei das Verhältnis des Partialdrucks des/r α-Olefin(e) zu jenem von Ethylen 0,01 bis 0,5, vorzugsweise 0,02 bis 0,45, beispielsweise 0,03 bis 0,43, ist. Der feste Katalysator wird vorzugsweise gleichzeitig mit einem Cokatalysator angewendet. Letzterer kann aus Organoaluminium- und Organozinkverbindungen ausgewählt werden, die von dem während der vierten Stufe der Herstellung des Katalysators eingesetzten Aktivierungsmittel gleich sind oder verschieden sind. Er wird in dem Polymerisationsmedium gleichzeitig mit oder getrennt von dem festen Katalysator in einer derart ausgelegten Menge eingesetzt, daß das Atomverhältnis des/r Metalls(e) (Al oder Zn) des Cokatalysators zu Titan oder Vanadium oder Titan plus Vanadium 0,1 bis 10, vorzugsweise 0,2 bis 5, ist. Die in Gegenwart des erfindungsgemäß hergestellten festen Katalysators ausgeführte Gasphasenethylenpolymerisation oder -copolymerisation hat den Vorteil, daß sie zu einer hohen Umwandlung ohne wesentlichen Abfall der Schüttdichte des hergestellten Polymer- oder Copolymerpulvers (0,32 bis 0,45 g/cm³) führt, das einen Ti- und/oder V-Anteil von 1 bis 15 ppm, vorzugsweise 2 bis 10 ppm, aufweisen kann.The solid catalyst prepared according to the invention is particularly suitable for the gas phase polymerization of ethylene and in particular for the gas phase copolymerization of ethylene with at least one α-olefin containing 3 to 8 carbon atoms, for example propylene, butene-1, hexene-1, methyl-4-pentene-1 or octene-1, in particular for high-density Polyethylene (density: 0.94 to 0.97 g/cm³) and linear low density polyethylene or very low density polyethylene (density: 0.88 to 0.94 g/cm³) with 3 to 30%, for example 5 to 25% by weight of C₃ to C₈ α-olefins, for example by means of a fluidized bed reactor at a temperature of 20°C to 110°C, preferably 40 and 100°C and under a total pressure which may vary from 0.5 to 5 mPa, the ratio of the partial pressure of the α-olefin(s) to that of ethylene being 0.01 to 0.5, preferably 0.02 to 0.45, for example 0.03 to 0.43. The solid catalyst is preferably used simultaneously with a cocatalyst. The latter can be selected from organoaluminium and organozinc compounds, which are the same or different from the activating agent used during the fourth stage of the preparation of the catalyst. It is used in the polymerization medium simultaneously with or separately from the solid catalyst in an amount such that the atomic ratio of the metal(s) (Al or Zn) of the cocatalyst to titanium or vanadium or titanium plus vanadium is 0.1 to 10, preferably 0.2 to 5. The gas phase ethylene polymerization or copolymerization carried out in the presence of the solid catalyst prepared according to the invention has the advantage of leading to a high conversion without a significant drop in the bulk density of the polymer or copolymer powder produced (0.32 to 0.45 g/cm3), which may have a Ti and/or V content of 1 to 15 ppm, preferably 2 to 10 ppm.
Zur Herstellung von Ethylencopolymer mit einem gegebenen α-Olefinanteil erfordert der erfindungsgemäß hergestellte feste Katalysator außerdem einen relativ geringen Anteil an α-Olefin in bezug auf Ethylen, in dem bei der Gasphasencopolymerisation angewendeten Reaktionsgasgemisch. Der feste Katalysator der vorliegenden Erfindung gestattet das besondere Merkmal des Einbaus eines relativ hohen Anteils an C&sub3;- bis C&sub8;-α-Olefin, beispielsweise Buten-1 oder Methyl-4- penten-1, in ein Ethylencopolymer, während einer Gasphasencopolymerisation unter einem Gesamtdruck von 1,5 MPa, wobei sich dieses Merkmal durch mindestens eine der nachstehenden Gleichungen ausdrücken läßt:In order to produce ethylene copolymer with a given α-olefin content, the solid catalyst prepared according to the invention also requires a relatively low proportion of α-olefin with respect to ethylene in the reaction gas mixture used in the gas phase copolymerization. The solid catalyst of the present invention allows the special feature of incorporating a relatively high proportion of C₃-C₈ α-olefin, for example butene-1 or methyl-4-pentene-1, into an ethylene copolymer during a gas phase copolymerization under a total pressure of 1.5 MPa, whereby this characteristic can be expressed by at least one of the following equations:
(1) A = a x (pC4/pC&sub2;),(1) A = a x (pC4/pC2),
wobei A der auf das Gewicht bezogene Buten-1-Gehalt eines Ethylen/Buten-1-Copolymers ist, das bei 95ºC bei einer Gasphasencopolymerisation, ausgeführt mit dem erfindungsgemäßen Katalysator, in Gegenwart eines Reaktionsgasgemisches, das Ethylen und Buten-1 enthält, hergestellt wird, wobei (pC4/pC2) das Verhältnis der Partialdrücke von Buten-1 zu jenem von Ethylen in dem Reaktionsgasgemisch im Bereich von bis 0,43, vorzugsweise 0,01 bis 0,36, beispielsweise 0,01 bis 0,1, ist, und a eine Zahl von 50 bis 70, vorzugsweise 60 bis 70, ist;where A is the weight-based butene-1 content of an ethylene/butene-1 copolymer produced at 95°C in a gas phase copolymerization carried out with the catalyst according to the invention in the presence of a reaction gas mixture containing ethylene and butene-1, where (pC4/pC2) is the ratio of the partial pressures of butene-1 to that of ethylene in the reaction gas mixture in the range from to 0.43, preferably 0.01 to 0.36, for example 0.01 to 0.1, and a is a number from 50 to 70, preferably 60 to 70;
(2) B = b x (pC6/pC2),(2) B = b x (pC6/pC2),
wobei B der Methyl-4-penten-1-Gehalt auf das Gewicht eines Ethylen/Methyl-4-penten-1-Copolymers ist, hergestellt bei 70ºC in einer Gasphasencopolymerisation, ausgeführt mit dem Katalysator der vorliegenden Erfindung, in Gegenwart eines Reaktionsgasgemisches, das Ethylen und Methyl-4-penten-1 enthält, wobei (pC6/pC2) das Verhältnis der Partialdrücke von Methyl-4-penten-1 zu jenem von Ethylen in dem Reaktionsgasgemisch im Bereich von 0 bis 0,3, vorzugsweise 0,01 bis 0,25, z.B. 0,01 bis 0,1, ist und b eine Zahl von 80 bis 100, vorzugsweise 90 bis 100, ist.wherein B is the methyl-4-pentene-1 content by weight of an ethylene/methyl-4-pentene-1 copolymer prepared at 70°C in a gas phase copolymerization carried out with the catalyst of the present invention in the presence of a reaction gas mixture containing ethylene and methyl-4-pentene-1, wherein (pC6/pC2) is the ratio of the partial pressures of methyl-4-pentene-1 to that of ethylene in the reaction gas mixture in the range of 0 to 0.3, preferably 0.01 to 0.25, e.g. 0.01 to 0.1, and b is a number from 80 to 100, preferably 90 to 100.
Die nachstehenden, nichteinschränkenden Beispiele erläutern die vorliegende Erfindung. In Tabellen 1, 2 und 3 wird die Produktivität in Gramm (Co-)polymer pro Milliatom Ti oder V ausgedrückt; MI2,16 ist der Schmelzindex des (Co-)polymers, gemessen gemäß dem Standardverfahren ASTM-D-1238, Bedingung E, BD ist die Schüttdichte des (Co-)polymerpulvers bei Ruhe; pC4/pC2 ist das Verhältnis des Partialdrucks von Buten-1 zu jenem von Ethylen in dem Reaktionsgasgemisch.The following non-limiting examples illustrate the present invention. In Tables 1, 2 and 3 productivity is expressed in grams of (co)polymer per milliatom of Ti or V; MI2,16 is the melt index of the (co)polymer measured according to standard method ASTM-D-1238, condition E, BD is the bulk density of the (co)polymer powder at rest; pC4/pC2 is the ratio of the partial pressure of butene-1 to that of ethylene in the reaction gas mixture.
Ein Träger, bestehend aus Siliciumdioxidpulver, "SD 490", eingetragenes Warenzeichen, bezogen von Crosfield Company (Großbritannien) mit einer spezifischen Oberfläche (BET) von 300 m²/g und einem Porenvolumen von 1,7 ml/g, wurde verwendet. Er besteht aus Teilchen mit einem massemittleren Durchmesser von 100 µm. Er wurde 5 Stunden bei 500ºC in Luftatmosphäre unter Bereitstellung eines wasserfreien Siliciumdioxidpulvers und enthaltend 1 mMol Hydroxylgruppe pro Gramm, getrocknet. Alle anschließenden Vorgänge wurden unter inerter Stickstoffatmosphäre ausgeführt.A support consisting of silica powder, "SD 490", registered trademark, supplied by Crosfield Company (UK) having a specific surface area (BET) of 300 m²/g and a pore volume of 1.7 ml/g was used. It consists of particles with a mass average diameter of 100 µm. It was dried for 5 hours at 500ºC in an air atmosphere to provide an anhydrous silica powder and containing 1 mmol of hydroxyl group per gram. All subsequent operations were carried out under an inert nitrogen atmosphere.
600 ml n-Hexan und 60 g des getrockneten Siliciumdioxids wurden in einem 1-l-Reaktor aus rostfreiem Stahl, ausgestattet mit einem Rührer, der sich mit 250 U/min dreht, gefolgt von langsamer Zugabe von 190 mMol Dibutylmagnesium innerhalb 1 Stunde bei einer Temperatur von 20ºC eingeführt. Das so erhaltene Gemisch wurde bei 20ºC für 1 Stunde gerührt. Das so erhaltene feste Produkt (A) wurde dreimal jeweils mit 600 ml n-Hexan bei 20ºC gewaschen und nach diesen Waschvorgängen enthielt es 1,7 Milliatom Magnesium pro Gramm Siliciumdioxid.600 ml of n-hexane and 60 g of the dried silica were introduced into a 1-liter stainless steel reactor equipped with a stirrer rotating at 250 rpm, followed by slow addition of 190 mmol of dibutylmagnesium over 1 hour at a temperature of 20°C. The mixture thus obtained was stirred at 20°C for 1 hour. The solid product (A) thus obtained was washed three times with 600 ml of n-hexane each time at 20°C and after these washings it contained 1.7 milliatoms of magnesium per gram of silica.
Der das feste Produkt (A) in Suspension in 600 ml n- Hexan enthaltende Reaktor wurde dann auf 50ºC erwärmt. 204 mMol tert-Butylchlorid wurden zu dem Reaktor langsam innerhalb 1 Stunde unter Rühren gegeben. Am Ende dieses Zeitpunkts wurde das Gemisch bei 50ºC für 1 Stunde gerührt und anschließend auf Raumtemperatur (20ºC) gekühlt. Das erhaltene, feste Produkt (B) wurde dreimal jeweils mit 600 ml n-Hexan bei 20ºC gewaschen. Nach diesen Waschvorgängen enthielt es 1,7 Milliatom Magnesium und 2,7 Milliatom Chlor pro Gramm Siliciumdioxid und im wesentlichen keine basischen funktionellen Gruppen, die für Titantetrachlorid reduktiv sind.The reactor containing the solid product (A) in suspension in 600 ml of n-hexane was then heated to 50°C. 204 mmol of tert-butyl chloride were added to the reactor slowly over 1 hour with stirring. At the end of this time, the mixture was stirred at 50°C for 1 hour and then cooled to room temperature (20°C). The resulting solid product (B) was washed three times with 600 ml of n-hexane each time at 20°C. After these washes, it contained 1.7 milliatoms of magnesium and 2.7 milliatoms of chlorine per gram of silica and essentially no basic functional groups reductive to titanium tetrachloride.
Der eine Menge an festem Produkt (B), das 30 g Siliciumdioxid in Suspension in 600 ml n-Hexan enthielt, enthaltende Reaktor wurde dann auf 25ºC erwärmt. 15,3 mMol Titantetrachlorid wurden in den Reaktor langsam innerhalb 1 Stunde unter Rühren gegeben. Das erhaltene Gemisch wurde bei 25ºC für 1 Stunde gerührt. 15,3 mMol Titantetraisopropoxid wurden dann langsam innerhalb 1 Stunde unter Rühren dem Reaktor zugeführt, der auf 25ºC gehalten wurde. Das erhaltene Gemisch wurde dann bei 25ºC für 1 Stunde gerührt und anschließend auf Raumtemperatur (20ºC) abgekühlt. Das erhaltene, feste Produkt (C) wurde dreimal jeweils mit 600 ml n-Hexan bei 20ºC gewaschen Nach diesen Waschvorgängen enthielt es 1,7 Milliatom Magnesium, 3,9 Milliatom Chlor und 0,45 Milliatom vierwertiges Titan pro Gramm Siliciumdioxid und im wesentlichen kein dreiwertiges Titan.The reactor containing a quantity of solid product (B) containing 30 g of silica suspended in 600 ml of n-hexane was then heated to 25°C. 15.3 mmol of titanium tetrachloride was slowly added to the reactor over 1 hour with stirring. The resulting mixture was stirred at 25°C for 1 hour. 15.3 mmol of titanium tetraisopropoxide was then slowly added over 1 hour with stirring to the reactor which was kept at 25°C. The resulting mixture was then stirred at 25°C for 1 hour and then cooled to room temperature (20°C). The resulting solid product (C) was washed three times with 600 ml of n-hexane each time at 20ºC. After these washes it contained 1.7 milliatoms of magnesium, 3.9 milliatoms of chlorine and 0.45 milliatoms of tetravalent titanium per gram of silica and essentially no trivalent titanium.
2 l n-Hexan, 10,8 mMol Tri-n-octylaluminium und eine Menge an festem Produkt (C), enthaltend 6 Milliatom Titan, wurden zu einem 5-l-Reaktor aus rostfreiem Stahl, ausgestattet mit einem Rührer, der mit 750 U/min rührt und erwärmt auf 70ºC, eingeführt. Ein Volumen von 280 ml Wasserstoff, gemessen unter Normalbedingungen, wurde dazu eingeführt, gefolgt von Ethylen, mit einem ständigen Zustrom von 160 g/h für 3 Stunden. Am Ende dieses Zeitraums wurde der Reaktor entgast und sein Inhalt in einen Rotationsverdampfer überführt, wobei n-Hexan bei 60ºC unter Teilvakuum entfernt wurde. Der gebrauchsfertige, feste Katalysator (D) wurde so in Form eines Vorpolymerpulvers, das aus Teilchen mit einem massemittleren Durchmesser von 250 µm bestand und 80 g Polyethylen pro Milliatom Titan enthielt, erhalten.2 L of n-hexane, 10.8 mmol of tri-n-octylaluminum and a quantity of solid product (C) containing 6 milliatoms of titanium were introduced into a 5 L stainless steel reactor equipped with a stirrer stirring at 750 rpm and heated to 70°C. A volume of 280 ml of hydrogen, measured under normal conditions, was introduced thereto, followed by ethylene, with a continuous flow of 160 g/h for 3 hours. At the end of this period, the reactor was degassed and its contents transferred to a rotary evaporator, removing n-hexane at 60°C under partial vacuum. The ready-to-use solid catalyst (D) was thus obtained in the form of a prepolymer powder consisting of particles with a mass-average diameter of 250 µm and containing 80 g of polyethylene per milliatom of titanium.
Der Vorgang wurde exakt wie in Beispiel 1 zur Herstellung von festen Produkten (A) und (B) ausgeführt.The procedure was carried out exactly as in Example 1 to produce solid products (A) and (B).
Anschließend wurden 600 ml n-Hexan und eine Menge des festen Produkts (B), enthaltend 30 g Siliciumdioxid, in einen 1-l-Reaktor aus rostfreiem Stahl, ausgestattet mit einem Rührsystem, das mit 250 U/min dreht und erwärmt auf 50ºC, eingeführt, gefolgt von 25,5 mMol Titantetrachlorid innerhalb von 1 Stunde. Das erhaltene Gemisch wurde dann bei 50ºC für 1 h gerührt und anschließend auf Raumtemperatur (20ºC) gekühlt. Das erhaltene feste Produkt (E) wurde dreimal jeweils mit 600 ml n-Hexan bei 20ºC gewaschen. Nach diesen Waschvorgängen enthielt es 1,7 Milliatom Magnesium, 4,8 Milliatom Chlor und 0,54 Milliatom vierwertiges Titan pro Gramm Siliciumdioxid und im wesentlichen kein dreiwertiges Titan.Then, 600 ml of n-hexane and a quantity of the solid product (B) containing 30 g of silica were introduced into a 1-liter stainless steel reactor equipped with a stirring system rotating at 250 rpm and heated to 50°C, followed by 25.5 mmol of titanium tetrachloride over 1 hour. The resulting mixture was then stirred at 50°C for 1 h and then cooled to room temperature (20°C). The resulting solid product (E) was washed three times with 600 ml of n-hexane each at 20°C. After these washings, it contained 1.7 milliatoms of magnesium, 4.8 milliatoms of chlorine and 0.54 milliatoms of tetravalent titanium per gram of silica and essentially no trivalent titanium.
2 l n-Hexan, 18 mMol Tri-n-octylaluminium und eine Menge an festem Produkt (E), das 6 Milliatom Titan enthielt, wurden in einen 5-l-Reaktor aus rostfreiem Stahl, ausgestattet mit einer Rührvorrichtung, die 750 U/min rührt und erwärmt auf 70ºC, eingeführt. Ein Volumen von 400 ml Wasserstoff, gemessen unter Normalbedingungen, wurde dazu eingeführt, gefolgt von Ethylen, bei einem ständigen Fluß von 100 g/h für 3 Stunden. Am Ende dieses Zeitraums wurde der Reaktor entgast und sein Inhalt in einen Rotationsverdampfer überführt, wo n-Hexan bei 60ºC unter Teilvakuum verdampft wurde. Der gebrauchsfertige, feste Katalysator (F) wurde so in Form eines Vorpolymerpulvers, das aus Teilchen mit einem massemittleren Durchmesser von 220 µm bestand und 50 g Polyethylen pro Milliatom Titan enthielt, erhalten.2 l n-hexane, 18 mmol tri-n-octylaluminium and a quantity of solid product (E) containing 6 milliatoms of titanium, were introduced into a 5 l stainless steel reactor equipped with a stirrer stirring at 750 rpm and heated to 70ºC. A volume of 400 ml of hydrogen, measured under normal conditions, was introduced thereto, followed by ethylene, at a constant flow of 100 g/h for 3 hours. At the end of this period, the reactor was degassed and its contents transferred to a rotary evaporator where n-hexane was evaporated at 60ºC under partial vacuum. The ready-to-use solid catalyst (F) was thus obtained in the form of a prepolymer powder consisting of particles with a mass average diameter of 220 µm and containing 50 g of polyethylene per milliatom of titanium.
Der Vorgang wurde exakt wie in Beispiel 2 zur Herstellung der festen Produkte (A), (B) und (E) ausgeführt.The procedure was carried out exactly as in Example 2 to prepare the solid products (A), (B) and (E).
Anschließend wurden 2 l n-Hexan, 10,8 mMol Tri-n- octylaluminium und eine Menge an festem Produkt (E), die 6 Milliatom Titan enthielt, in einen 5-l-Reaktor aus rostfreiem Stahl, ausgestattet mit einer Rührvorrichtung, die mit 750 U/min rührte und erwärmt auf 70ºC, eingeführt. Ein Volumen von 400 ml Wasserstoff, gemessen unter Normalbedingungen, wurde dann eingeführt, gefolgt von Ethylen, unter einem ständigen Fluß von 160 g/h für 3 Stunden. Am Ende dieses Zeitraums wurden 7,2 mMol Tri-n-octylaluminium zu dem Gemisch gegeben und der Reaktor wurde dann entgast und sein Inhalt in einen Rotationsverdampfer überführt, wo n-Hexan bei 60ºC unter Teilvakuum verdampft wurde. Der gebrauchsfertige, feste Katalysator (G) wurde so in Form eines Pulvers erhalten, das aus Teilchen mit einem massemittleren Durchmesser von 260 µm bestand und 80 g Polyethylen pro Milliatom Titan enthielt.Subsequently, 2 L of n-hexane, 10.8 mmol of tri-n-octylaluminum and a quantity of solid product (E) containing 6 milliatoms of titanium were introduced into a 5 L stainless steel reactor equipped with a stirrer stirring at 750 rpm and heated to 70°C. A volume of 400 ml of hydrogen, measured under normal conditions, was then introduced, followed by ethylene, under a constant flow of 160 g/h for 3 hours. At the end of this period, 7.2 mmol of tri-n-octylaluminum was added to the mixture and the reactor was then degassed and its contents transferred to a rotary evaporator where n-hexane was evaporated at 60°C under partial vacuum. The ready-to-use solid catalyst (G) was thus obtained in the form of a powder consisting of particles with a mass-average diameter of 260 µm and containing 80 g of polyethylene per milliatom of titanium.
Der Vorgang zur Herstellung des festen Produkts (A) wurde exakt wie in Beispiel 1 ausgeführt.The procedure for preparing the solid product (A) was carried out exactly as in Example 1.
Anschließend wurden 600 ml n-Hexan und eine Menge des festen Produkts (A), das 60 g Siliciumdioxid enthielt, in einen 1-l-Reaktor aus rostfreiem Stahl, ausgestattet mit einem Rührer, der mit 250 U/min rührte und erwärmt auf 50ºC, eingeführt, gefolgt von langsamer Zugabe von 306 mMol tert- Butylchlorid innerhalb 1 Stunde. Am Ende dieses Zeitraums wurde das Gemisch bei 50ºC für 1 h gerührt und anschließend auf Raumtemperatur (20ºC) abgekühlt. Das erhaltene feste Produkt (H) wurde dreimal jeweils mit 600 ml n-Hexan bei 20ºC gewaschen. Nach diesen Waschvorgängen enthielt es 1,6 Milliatom Magnesium und 3,2 Milliatom Chlor pro Gramm Siliciumdioxid und im wesentlichen keine funktionelle Gruppe, die für Titantetrachlorid reduktiv war.Then, 600 ml of n-hexane and a quantity of the solid product (A) containing 60 g of silica were introduced into a 1-liter stainless steel reactor equipped with a stirrer operating at 250 rpm and heated to 50°C, followed by slow addition of 306 mmol of tert-butyl chloride over 1 hour. At the end of this period, the mixture was stirred at 50°C for 1 hour and then cooled to room temperature (20°C). The obtained solid product (H) was washed three times with 600 ml of n-hexane each time at 20°C. After these washes, it contained 1.6 milliatoms of magnesium and 3.2 milliatoms of chlorine per gram of silica and essentially no functional group reductive to titanium tetrachloride.
Der eine Menge an 30 g Siliciumdioxid enthaltendem, festem Produkt (H) in Suspension in 600 ml n-Hexan enthaltende Reaktor, wurde dann auf 50ºC erwärmt. 24 mMol Titantetrachlorid wurden zu dem Reaktor langsam innerhalb 1 Stunde unter Rühren zugeführt. Am Ende dieses Zeitraums wurde das Gemisch bei 50ºC für 1 Stunde gerührt und anschließend auf Raumtemperatur (20ºC) abgekühlt. Das erhaltene, feste Produkt (1) wurde dreimal jeweils mit 600 ml n-Hexan bei 20ºC gewaschen. Nach diesen Waschvorgängen enthielt es 1,6 Milliatom Magnesium, 4,25 Milliatom Chlor und 0,49 Milliatom vierwertiges Titan pro Gramm Siliciumdioxid und im wesentlichen kein dreiwertiges Titan.The reactor containing a quantity of 30 g of solid product (H) containing silica in suspension in 600 ml of n-hexane was then heated to 50°C. 24 mmol of titanium tetrachloride was slowly added to the reactor over 1 hour with stirring. At the end of this period, the mixture was stirred at 50°C for 1 hour and then cooled to room temperature (20°C). The resulting solid product (1) was washed three times with 600 ml of n-hexane each time at 20°C. After these washings, it contained 1.6 milliatoms of magnesium, 4.25 milliatoms of chlorine and 0.49 milliatoms of tetravalent titanium per gram of silica and essentially no trivalent titanium.
2 l n-Hexan, 9,6 mMol Tri-n-octylaluminium und eine Menge des festen Produkts (I), das 6 Milliatom Titan enthielt, wurden in einen Reaktor mit einem Fassungsvermögen von 5 l aus rostfreiem Stahl, ausgestattet mit einem Rührer, der mit 750 U/min rührt und erwärmt auf 70ºC, eingeführt. Ein Volumen von 400 ml Wasserstoff, gemessen unter Normalbedingungen, wurde dann dazu eingeführt, gefolgt von Ethylen, mit einem ständigen Strom von 160 g/h für 3 Stunden. Am Ende dieses Zeitraums wurde der Reaktor entgast und sein Inhalt in einen Rotationsverdampfer überführt, wobei n-Hexan bei 60ºC unter Teilvakuum verdampft wurde. Der gebrauchsfertige, feste Katalysator (J) wurde in Form eines Vorpolymerpulvers, bestehend aus Teilchen mit einem massemittleren Durchmesser von 250 µm und mit 80 g Polyethylen pro Milliatom Titan, erhalten.2 l of n-hexane, 9.6 mmol of tri-n-octylaluminium and a quantity of the solid product (I) containing 6 milliatoms of titanium were introduced into a 5 l stainless steel reactor equipped with a stirrer stirring at 750 rpm and heated to 70ºC. A volume of 400 ml of hydrogen, measured under normal conditions, was then introduced therein, followed by ethylene, at a constant flow of 160 g/h for 3 hours. At the end of this period, the reactor was degassed and its contents transferred to a rotary evaporator, evaporating n-hexane at 60ºC under partial vacuum. The ready-to-use solid catalyst (J) was obtained in the form of a prepolymer powder consisting of particles with a mass average diameter of 250 µm and with 80 g polyethylene per milliatom of titanium.
600 ml n-Hexan und 60 g trockenes Siliciumdioxid, identisch zu jenem, das in Beispiel 1 angewendet wurde, wurden in einen 1-l-Reaktor aus rostfreiem Stahl, ausgestattet mit einem Rührer, der sich mit 250 U/min dreht, gefolgt von langsamer Zugabe von 80 mMol Dibutylmagnesium und 40 mMol Triethylaluminium innerhalb 1 Stunde bei einer Temperatur von 20ºC, eingeführt. Am Ende dieses Zeitraums wurde das Gemisch bei 20ºC für 1 Stunde gerührt. Das so erhaltene feste Produkt (K) wurde dreimal jeweils mit 600 ml n-Hexan bei 20ºC gewaschen und enthielt 1,1 Milliatom Magnesium und 0,68 Milliatom Aluminium pro Gramm Siliciumdioxid.600 ml of n-hexane and 60 g of dry silica, identical to that used in Example 1, were introduced into a 1-liter stainless steel reactor equipped with a stirrer rotating at 250 rpm, followed by slow addition of 80 mmol of dibutylmagnesium and 40 mmol of triethylaluminium over 1 hour at a temperature of 20°C. At the end of this period, the mixture was stirred at 20°C for 1 hour. The solid product thus obtained (K) was washed three times each with 600 ml of n-hexane at 20°C and contained 1.1 milliatoms of magnesium and 0.68 milliatoms of aluminum per gram of silica.
Der das feste Produkt (K) in Suspension in 600 ml n- Hexan enthaltende Reaktor wurde dann auf 50ºC erwärmt. 254 mMol tert-Butylchlorid wurden zu dem Reaktor langsam innerhalb 1 Stunde unter Rühren gegeben. Am Ende dieses Zeitraums wurde das Gemisch bei 50ºC für 1 Stunde gerührt und anschließend auf Raumtemperatur (20ºC) abgekühlt. Das erhaltene, feste Produkt (L) wurde dreimal jeweils mit 600 ml n-Hexan bei 20ºC gewaschen und enthielt 1,1 Milliatom Magnesium, 0,4 Milliatom Aluminium und 2 Milliatom Chlor pro Gramm Siliciumdioxid und im wesentlichen keine basische funktionelle Gruppe, die für Titantetrachlorid reduktiv ist.The reactor containing the solid product (K) in suspension in 600 ml of n-hexane was then heated to 50°C. 254 mmol of tert-butyl chloride was added to the reactor slowly over 1 hour with stirring. At the end of this period, the mixture was stirred at 50°C for 1 hour and then cooled to room temperature (20°C). The resulting solid product (L) was washed three times with 600 ml of n-hexane each time at 20°C and contained 1.1 milliatoms of magnesium, 0.4 milliatoms of aluminum and 2 milliatoms of chlorine per gram of silica and essentially no basic functional group reductive to titanium tetrachloride.
Der eine Menge an festem Produkt (L) enthaltende Reaktor, der 30 g Siliciumdioxid in Suspension in 600 ml n- Hexan enthielt, wurde dann auf 50ºC erwärmt. 30 mMol Titantetrachlorid wurden in den Reaktor langsam innerhalb 1 Stunde unter Rühren zugegeben. Am Ende dieses Zeitraums wurde das Gemisch bei 50ºC für 1 Stunde gerührt und wurde auf Raumtemperatur (20ºC) abgekühlt. Das erhaltene feste Produkt (M) wurde dreimal jeweils mit 600 ml n-Hexan bei 20ºC gewaschen und enthielt 1,1 Milliatom Magnesium, 0,4 Milliatom Aluminium, 3,1 Milliatom Chlor und 0,4 Milliatom vierwertiges Titan pro Gramm Siliciumdioxid und im wesentlichen kein dreiwertiges Titan.The reactor containing a quantity of solid product (L) containing 30 g of silica in suspension in 600 ml of n-hexane was then heated to 50°C. 30 mmol of titanium tetrachloride was slowly added to the reactor over 1 hour with stirring. At the end of this period, the mixture was stirred at 50°C for 1 hour and was cooled to room temperature (20°C). The resulting solid product (M) was washed three times with 600 ml of n-hexane each at 20°C and contained 1.1 milliatoms of magnesium, 0.4 milliatoms of aluminum, 3.1 milliatoms of chlorine and 0.4 milliatoms of tetravalent titanium per gram of silica and essentially no trivalent titanium.
2 1 n-Hexan, 10,8 mMol Tri-n-octylaluminium und eine Menge an festem Produkt (M), enthaltend 6 Milliatom Titan, wurden zu einem 5-l-Reaktor aus rostfreiem Stahl, ausgestattet mit einem Rührer, der mit 750 U/min rührt und erwärmt auf 70ºC, eingeführt. Ein Volumen von 400 ml Wasserstoff, gemessen unter Normalbedingungen, wurde dazu eingeführt, gefolgt von Ethylen, mit einem ständigen Zustrom von 160 g/h für 3 Stunden. Am Ende dieses Zeitraums wurde der Reaktor entgast und sein Inhalt in einen Rotationsverdampfer überführt, wobei n-Hexan bei 60ºC unter Teilvakuum verdampft wurde. Der gebrauchsfertige, feste Katalysator (N) wurde so in Form eines Vorpolymerpulvers, das aus Teilchen mit einem massemittleren Durchmesser von 250 µm bestand und 80 g Polyethylen pro Nilliatom Titan enthielt, erhalten.2 1 n-hexane, 10.8 mmol of tri-n-octylaluminum and a quantity of solid product (M) containing 6 milliatoms of titanium were introduced into a 5-L stainless steel reactor equipped with a stirrer stirring at 750 rpm and heated to 70ºC. A volume of 400 ml of hydrogen, measured under normal conditions, was introduced thereto, followed by ethylene, at a constant flow of 160 g/h for 3 hours. At the end of this period, the reactor was degassed and its contents transferred to a rotary evaporator where n-hexane was evaporated at 60ºC under partial vacuum. The ready-to-use solid catalyst (N) was thus obtained in the form of a prepolymer powder consisting of particles with a mass-average diameter of 250 µm and containing 80 g of polyethylene per nilliatom of titanium.
Ein Träger wurde verwendet, bestehend aus einem Sihciumdioxidpulver, "SG 332", eingetragenes Warenzeichen, vertrieben von W.R. Grace Company (Vereinigte Staaten von Amerika) mit einer spezifischen Oberfläche (BET) von 300 m²/g und einem Porenvolumen von 1,7 ml/g. Er bestand aus Teilchen mit einem massemittleren Durchmesser von 80 µm. Er wurde für 8 Stunden bei 200ºC unter Luftatmosphäre getrocknet und ein Siliciumdioxidpulver, befreit von ungebundenem Wasser und enthaltend etwa 2 mMol Hydroxylgruppen pro Gramm, wurde erhalten. Alle anschließenden Vorgänge wurden unter einer inerten Stickstoffatmosphäre ausgeführt.A support was used consisting of a silica powder, "SG 332", registered trademark, sold by W.R. Grace Company (United States of America) with a specific surface area (BET) of 300 m²/g and a pore volume of 1.7 ml/g. It consisted of particles with a mass average diameter of 80 µm. It was dried for 8 hours at 200ºC under air atmosphere and a silica powder freed from unbound water and containing about 2 mmol of hydroxyl groups per gram was obtained. All subsequent operations were carried out under an inert nitrogen atmosphere.
600 ml n-Hexan und 60 g des getrockneten Siliciumdioxids wurden in einem 1-l-Reaktor aus rostfreiem Stahl, ausgestattet mit einem Rührer, der sich mit 250 U/min dreht, gefolgt von langsamer Zugabe von 60 mMol Dibutylmagnesium innerhalb 1 Stunde bei einer Temperatur von 20ºC eingeführt.600 ml of n-hexane and 60 g of the dried silica were introduced into a 1-L stainless steel reactor, equipped with a stirrer rotating at 250 rpm, followed by slow addition of 60 mmol of dibutylmagnesium over 1 hour at a temperature of 20 °C.
Der Reaktor wurde dann auf 50ºC erwärmt und 120 mMol tert-Butylchlorid wurden langsam innerhalb 1 Stunde unter Rühren dazugegeben Während die Temperatur fortgesetzt bei 50ºC beibehalten wurde, wurden 30 mMol Titantetrachlorid eingeführt. Am Ende dieser Einführung wurde der Reaktor auf 80ºC erwärmt und bei dieser Temperatur für 2 Stunden unter Rühren gehalten. Am Ende dieses Zeitraums wurde der Reaktor abgekühlt und der Feststoff (O) wurde erhalten, der 0,5 Milliatom Titan pro Gramm Siliciumdioxid in Suspension in Hexan enthielt, mit weniger als 100 ppm (Teile pro Million, auf das Gewicht bezogen) Titan.The reactor was then heated to 50ºC and 120 mmol of tert-butyl chloride was slowly added over 1 hour with stirring. While the temperature was still maintained at 50ºC, 30 mmol of titanium tetrachloride was introduced. At the end of this introduction, the reactor was heated to 80ºC. and kept at this temperature for 2 hours with stirring. At the end of this period, the reactor was cooled and the solid (O) was obtained containing 0.5 milliatoms of titanium per gram of silica suspended in hexane, with less than 100 ppm (parts per million by weight) of titanium.
2 1 n-Hexan, 7,2 mMol Tri-n-octylaluminium und eine Menge an festem Produkt (O), enthaltend 6 Milliatom Titan, wurden zu einem 5-l-Reaktor aus rostfreiem Stahl, ausgestattet mit einem Rührer, der mit 750 U/min rührt und erwärmt auf 70ºC, eingeführt. Ein Volumen von 280 ml Wasserstoff, gemessen unter Normalbedingungen, wurde dazu eingeführt, gefolgt von Ethylen, mit einem ständigen Zustrom von 60 g/h für 4 Stunden. Am Ende dieses Zeitraums wurde der Reaktor entgast und sein Inhalt in einen Rotationsverdampfer überführt, wobei n-Hexan bei 60ºC unter Teilvakuum entfernt wurde. Der gebrauchsfertige, feste Katalysator (P) wurde so in Form eines Pulvers, das aus Teilchen mit einem massemittleren Durchmesser von 250 µm bestand und 40 g Polyethylen pro Milliatom Titan enthielt, erhalten.2 1 n-hexane, 7.2 mmol of tri-n-octylaluminum and a quantity of solid product (O) containing 6 milliatoms of titanium were introduced to a 5-L stainless steel reactor equipped with a stirrer stirring at 750 rpm and heated to 70ºC. A volume of 280 ml of hydrogen, measured under normal conditions, was introduced thereto, followed by ethylene, at a constant flow of 60 g/h for 4 hours. At the end of this period, the reactor was degassed and its contents transferred to a rotary evaporator, removing n-hexane at 60ºC under partial vacuum. The ready-to-use solid catalyst (P) was thus obtained in the form of a powder consisting of particles with a mass-average diameter of 250 µm and containing 40 g of polyethylene per milliatom of titanium.
Ein Träger, bestehend aus einem Siliciumdioxidpulver, "5G 332" eingetragenes Warenzeichen, vertrieben von W.R. Grace Company (Vereinigte Staaten von Amerika) mit einer spezifischen Oberfläche (BET) von 300 m²/g und einem Porenvolumen von 1,7 ml/g, wurde verwendet. Er bestand aus Teilchen mit einem massemittleren Durchmesser von 80 µm. Er wurde für 8 Stunden bei 200ºC getrocknet und ein Siliciumdioxidpulver, befreit von ungebundenem Wasser und enthaltend etwa 2 mMol Hydroxylgruppen pro Gramm, wurde erhalten. Alle anschließenden Vorgänge wurden unter inerter Stickstoffatmosphäre ausgeführt.A support consisting of a silica powder, "5G 332" registered trademark, sold by W.R. Grace Company (United States of America) with a specific surface area (BET) of 300 m²/g and a pore volume of 1.7 ml/g was used. It consisted of particles with a mass average diameter of 80 µm. It was dried for 8 hours at 200°C and a silica powder, freed of unbound water and containing about 2 mmol of hydroxyl groups per gram, was obtained. All subsequent operations were carried out under an inert nitrogen atmosphere.
600 ml n-Hexan und 60 g des getrockneten Siliciumdioxids wurden in einem 1-l-Reaktor aus rostfreiem Stahl, ausgestattet mit einem Rührer, der sich mit 250 U/min dreht, gefolgt von langsamer Zugabe von 138,6 mMol Dibutylmagnesium innerhalb 1 Stunde bei einer Temperatur von 20ºC eingeführt. Das so erhaltene Gemisch wurde für 1 Stunde bei 20ºC gerührt und ein festes Produkt (Q) wurde erhalten.600 ml of n-hexane and 60 g of the dried silica were placed in a 1-L stainless steel reactor equipped with a stirrer rotating at 250 rpm, followed by slow addition of 138.6 mmol of dibutylmagnesium within 1 hour at a temperature of 20ºC. The resulting mixture was stirred for 1 hour at 20ºC and a solid product (Q) was obtained.
Der Reaktor wurde dann auf 50ºC erwärmt und 277,2 mMol tert-Butylchlorid wurden langsam innerhalb 1 Stunde unter Rühren eingeführt. Am Ende dieses Zeitraums wurde das Gemisch für 1 Stunde bei 50ºC fortgesetzt gerührt und anschließend auf Raumtemperatur (20ºC) abgekühlt. Ein festes Produkt (R) wurde in Suspension in n-Hexan erhalten, enthaltend Chlor und Magnesium in einem Cl/Mg-Atomverhältnis gleich 1,69 und ohne funktionelle Gruppen, die gegen Titantetrachlorid reduktiv wirken. Die flüssige Phase dieser Suspension enthielt 500 ppm tert-Butylchlorid.The reactor was then heated to 50ºC and 277.2 mmol of tert-butyl chloride were slowly introduced over 1 hour with stirring. At the end of this period, the mixture was continued to be stirred for 1 hour at 50ºC and then cooled to room temperature (20ºC). A solid product (R) was obtained in suspension in n-hexane, containing chlorine and magnesium in a Cl/Mg atomic ratio equal to 1.69 and without functional groups reductive to titanium tetrachloride. The liquid phase of this suspension contained 500 ppm of tert-butyl chloride.
Der die Suspension des festen Produkts (R) in n-Hexan enthaltende Reaktor wurde dann auf 50ºC erwärmt. 69,3 mMol Titantetrachlorid wurden langsam darin innerhalb von 2 Stunden unter Rühren eingeführt. Das so erhaltene Gemisch wurde für 1 Stunde bei 50ºC gerührt gehalten und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Ein Feststoff (5) wurde somit in Suspension mit n-Hexan erhalten, der nach 3 Waschvorgängen jeweils mit 600 ml n-Hexan 2,18 Milliatom Magnesium, 5,7 Milliatom Chlor und 0,65 Milliatom vierwertiges Titan pro Gramm Siliciumdioxid und im wesentlichen kein dreiwertiges Titan enthielt.The reactor containing the suspension of the solid product (R) in n-hexane was then heated to 50°C. 69.3 mmol of titanium tetrachloride were slowly introduced therein over 2 hours with stirring. The mixture thus obtained was kept stirred at 50°C for 1 hour and then cooled to room temperature. A solid (5) was thus obtained in suspension with n-hexane which, after 3 washes each with 600 ml of n-hexane, contained 2.18 milliatoms of magnesium, 5.7 milliatoms of chlorine and 0.65 milliatoms of tetravalent titanium per gram of silica and essentially no trivalent titanium.
2 l n-Hexan, 9,6 mMol Tri-n-octylaluminium und eine Menge an festem Produkt (5), enthaltend 6 Milliatom Titan, wurden zu einem 5-l-Reaktor aus rostfreiem Stahl, ausgestattet mit einem Rührer, der mit 750 U/min rührt und erwärmt auf 70ºC, eingeführt. Ein Volumen von 280 ml Wasserstoff, gemessen unter Normalbedingungen, wurde dazu eingeführt, gefolgt von Ethylen, mit einem ständigen Zustrom von 120 g/h für 4 Stunden. Am Ende dieses Zeitraums wurde der Reaktor entgast und sein Inhalt in einen Rotationsverdampfer überführt, wobei n-Hexan bei 60ºC unter Teilvakuum verdampft wurde. Der gebrauchsfertige, feste Katalysator (T) wurde so in Form eines Vorpolymerpulvers, das aus Teilchen mit einem massemittleren Durchmesser von 250 µm bestand und 80 g Polyethylen pro Nilliatom Titan enthielt, erhalten.2 L of n-hexane, 9.6 mmol of tri-n-octylaluminum and a quantity of solid product (5) containing 6 milliatoms of titanium were introduced into a 5 L stainless steel reactor equipped with a stirrer stirring at 750 rpm and heated to 70°C. A volume of 280 ml of hydrogen, measured under normal conditions, was introduced thereto, followed by ethylene, at a constant flow of 120 g/h for 4 hours. At the end of this period, the reactor was degassed and its contents transferred to a rotary evaporator where n-hexane was evaporated at 60°C under partial vacuum. The ready-to-use solid catalyst (T) was thus obtained in the form of a prepolymer powder consisting of particles with a mass-average diameter of 250 µm and containing 80 g of polyethylene per nilliatom of titanium.
Das Verfahren wurde genau wie in Beispiel 7 ausgeführt, abgesehen von der Tatsache, daß 277,2 mMol sec-Butylchlorid anstelle von tert-Butylchlorid in den Reaktor eingeführt wurden und daß die festen Produkte (R1) und (S1) erhalten wurden und anstelle der festen Produkte (R) bzw. (5) zur Herstellung des festen Katalysators (T1) verwendet wurden.The procedure was carried out exactly as in Example 7 except for the fact that 277.2 mmol of sec-butyl chloride was introduced into the reactor instead of tert-butyl chloride and that the solid products (R1) and (S1) were obtained and used to prepare the solid catalyst (T1) instead of the solid products (R) and (S), respectively.
Das feste Produkt (R1) wurde in Suspension in n-Hexan erhalten und enthielt Chlor und Magnesium in einem Cl/Mg- Atomverhältnis gleich 1,57 und enthielt im wesentlichen keine funktionelle Gruppe, die für Titantetrachlorid reduktiv ist. Die flüssige Phase dieser Suspension enthielt 900 ppm sec-Butylchlorid.The solid product (R1) was obtained in suspension in n-hexane and contained chlorine and magnesium in a Cl/Mg atomic ratio equal to 1.57 and contained essentially no functional group reductive to titanium tetrachloride. The liquid phase of this suspension contained 900 ppm of sec-butyl chloride.
Das feste Produkt (S1) enthielt 2,05 Milliatom Magnesium, 5,2 Milliatom Chlor und 0,58 Milliatom vierwertiges Titan pro Gramm Siliciumdioxid und im wesentlichen kein dreiwertiges Titan.The solid product (S1) contained 2.05 milliatoms of magnesium, 5.2 milliatoms of chlorine and 0.58 milliatoms of tetravalent titanium per gram of silica and essentially no trivalent titanium.
Die festen Katalysatoren (T1) wurden in Form eines Vorpolymerpulvers, bestehend aus Teilchen mit einem massemittleren Durchmesser von 250 µm und enthaltend 80 g Polyethylen pro Milliatom Titan, erhalten.The solid catalysts (T1) were obtained in the form of a prepolymer powder consisting of particles with a mass-average diameter of 250 µm and containing 80 g of polyethylene per milliatom of titanium.
Das Verfahren wurde genau wie in Beispiel 7 ausgeführt, abgesehen von der Tatsache, daß 69,3 mMol Vanadyltrichlorid in den Reaktor anstelle von Titantetrachlorid eingeführt wurden. Ein festes Produkt (S2) wurde so in Suspension in n-Hexan erhalten, das nach 3 Waschvorgängen, jeweils mit 600 ml n-Hexan, 2,1 Milliatom fünfwertiges Vanadium pro Gramm Siliciumdioxid und im wesentlichen kein vierwertiges Vanadium enthielt.The procedure was carried out exactly as in Example 7, except for the fact that 69.3 mmol of vanadyl trichloride were introduced into the reactor instead of titanium tetrachloride. A solid product (S2) was thus obtained in suspension in n-hexane which, after 3 washes, each with 600 ml of n-hexane, contained 2.1 milliatoms of pentavalent vanadium per gram of silica and essentially no tetravalent vanadium.
2 l n-Hexan, 9,6 mMol Tri-n-octylaluminium und eine Menge an festem Produkt (S2), enthaltend 6 Milliatom Vanadium, wurden in einen 5-l-Reaktor aus rostfreiem Stahl, ausgestattet mit einer Rührvorrichtung, die sich mit 750 U/min dreht und erwärmt auf 70ºC, eingeführt. Ein Volumen von 280 ml Wasserstoff, gemessen unter Normalbedingungen, wurde dazu eingeführt, gefolgt von Ethylen, mit einem ständigen Zustrom von 120 g/h für 4 Stunden. Am Ende dieses Zeitraums wurde der Reaktor entgast und sein Inhalt in einen Rotationsverdampfer überführt, wobei n-Hexan bei 60ºC unter Teilvakuum verdampft wurde. Die gebrauchsfertigen, festen Katalysatoren (T2) wurden so in Form von Vorpolymerpulver, bestehend aus Teilchen mit einem massemittleren Durchmesser von 250 µm, erhalten und enthielten 80 g Polyethylen pro Milliatom Vanadium.2 l of n-hexane, 9.6 mmol of tri-n-octylaluminium and a quantity of solid product (S2) containing 6 milliatoms of vanadium were introduced into a 5 l stainless steel reactor equipped with a stirrer rotating at 750 rpm and heated to 70ºC. A volume of 280 ml of hydrogen, measured under normal conditions, were introduced thereto, followed by ethylene, at a constant flow of 120 g/h for 4 hours. At the end of this period, the reactor was degassed and its contents transferred to a rotary evaporator, where n-hexane was evaporated at 60ºC under partial vacuum. The ready-to-use solid catalysts (T2) were thus obtained in the form of prepolymer powders consisting of particles with a mass average diameter of 250 µm and containing 80 g of polyethylene per milliatom of vanadium.
Das Gemisch, hergestellt in Beispiel 7, das das feste Produkt (Q) enthielt, wurde verwendet.The mixture prepared in Example 7 containing the solid product (Q) was used.
Der das feste Produkt (Q) enthaltende Reaktor wurde auf 50ºC erwärmt und 277,2 mMol n-Butylchlorid wurden langsam unter Rühren innerhalb 1 Stunde zugegeben. Am Ende dieses Zeitraums wurde das so erhaltene Gemisch weiter bei 50ºC für 1 Stunde gerührt und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Die flüssige Phase der so erhaltenen Suspension enthielt etwa 50 000 ppm n-Butylchlorid. Das feste Produkt (U) enthielt Chlor und Magnesium in einem Cl/Mg-Verhältnis von etwa 0,2 sowie etwas basische funktionelle Gruppen, die in der Lage sind, Titantetrachlorid zu reduzieren.The reactor containing the solid product (Q) was heated to 50°C and 277.2 mmol of n-butyl chloride were slowly added with stirring over 1 hour. At the end of this period, the mixture thus obtained was further stirred at 50°C for 1 hour and then cooled to room temperature. The liquid phase of the suspension thus obtained contained about 50,000 ppm of n-butyl chloride. The solid product (U) contained chlorine and magnesium in a Cl/Mg ratio of about 0.2 as well as some basic functional groups capable of reducing titanium tetrachloride.
Der die Suspension des festen Produkts (U) in n-Hexan enthaltende Reaktor wurde auf 50ºC erwärmt. 69,3 mMol Titantetrachlorid wurden langsam innerhalb von 2 Stunden unter Rühren dazu eingeführt. Das so erhaltene Gemisch wurde für 1 Stunde bei 50ºC gerührt gehalten und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Der Feststoff (V) wurde als Suspension in Hexan erhalten und wurde dreimal jeweils mit 600 ml n- Hexan bei 20ºC gewaschen. Nach diesen Waschvorgängen enthielt der Feststoff (V) 2,0 Milliatom Magnesium, 5,1 Milliatom Chlor, 0,41 Milliatom vierwertiges Titan und 0,39 Milliatom dreiwertiges Titan pro Gramm Siliciumdioxid.The reactor containing the suspension of the solid product (U) in n-hexane was heated to 50°C. 69.3 mmol of titanium tetrachloride was slowly introduced thereto over 2 hours with stirring. The resulting mixture was kept stirred at 50°C for 1 hour and then cooled to room temperature. The solid (V) was obtained as a suspension in hexane and was washed three times with 600 ml of n-hexane each time at 20°C. After these washings, the solid (V) contained 2.0 milliatoms of magnesium, 5.1 milliatoms of chlorine, 0.41 milliatoms of tetravalent titanium and 0.39 milliatoms of trivalent titanium per gram of silica.
2 1 n-Hexan, 9,6 mMol Tri-n-octylaluminium und eine Menge an festem Produkt (V), enthaltend 6 Milliatom Titan, wurden zu einem 5-l-Reaktor aus rostfreiem Stahl, ausgestattet mit einem Rührer, der mit 750 U/min rührt und erwärmt auf 70ºC, eingeführt. Ein Volumen von 280 ml Wasserstoff, gemessen unter Normalbedingungen, wurde dann dazu eingeführt, gefolgt von Ethylen, mit einem ständigen Zustrom von 120 g/h für 4 Stunden. Am Ende dieses Zeitraums wurde der Reaktor entgast und sein Inhalt in einen Rotationsverdampfer überführt, wobei n-Hexan bei 60ºC unter Teilvakuum verdampft wurde. Der gebrauchsfertige, feste Katalysator (W) wurde so in Form eines Vorpolymerpulvers, das aus Teilchen mit einem massemittleren Durchmesser von 250 µm bestand und 80 g Polyethylen pro Milliatom Titan enthielt, erhalten.2 1 n-hexane, 9.6 mmol of tri-n-octylaluminum and a quantity of solid product (V) containing 6 milliatoms of titanium were added to a 5-l stainless steel reactor equipped with a stirrer rotating at 750 rpm and heated to 70ºC. A volume of 280 ml of hydrogen, measured under normal conditions, was then introduced thereto, followed by ethylene, at a constant flow of 120 g/h for 4 hours. At the end of this period, the reactor was degassed and its contents transferred to a rotary evaporator, where n-hexane was evaporated at 60ºC under partial vacuum. The ready-to-use solid catalyst (W) was thus obtained in the form of a prepolymer powder consisting of particles with a mass average diameter of 250 µm and containing 80 g of polyethylene per milliatom of titanium.
800 g eines wasserfreien und entlüfteten Polyethylenpulvers wurden als Pulverbeschickung in einen Wirbelschichtreaktor mit 20 cm Durchmesser eingeführt. Dieses Pulver wurde mit Hilfe eines mit einer Geschwindigkeit von 15 cm/s hochgetriebenen Gasstroms, der aus einem Gemisch aus Ethylen und Wasserstoff bestand, bei einem Gesamtdruck von 1,5 MPa fluidisiert. 8 mMol Tri-n-octylaluminium wurden dem Reaktor zugeführt, gefolgt von einer Menge an festem, gemäß vorliegender Erfindung hergestellten Katalysator, äquivalent zu 0,8 Milliatom Titan. Nur für den festen Katalysator (P) wurden 8 mMol Triethylaluminium anstelle von Tri-n-octylaluminium verwendet. Der Gesamtdruck in dem Reaktor wurde durch Ethylenzugabe konstant und gleich 1,5 MPa gehalten und die Polymensationsreaktion wurde 3 bis 5 Stunden ausgeführt.800 g of anhydrous and deaerated polyethylene powder were introduced as powder feed into a 20 cm diameter fluidized bed reactor. This powder was fluidized by means of a gas stream consisting of a mixture of ethylene and hydrogen, driven up at a speed of 15 cm/s, at a total pressure of 1.5 MPa. 8 mmol of tri-n-octylaluminum were fed to the reactor, followed by an amount of solid catalyst prepared according to the present invention, equivalent to 0.8 milliatom of titanium. For the solid catalyst (P) only, 8 mmol of triethylaluminum was used instead of tri-n-octylaluminum. The total pressure in the reactor was kept constant and equal to 1.5 MPa by adding ethylene and the polymerization reaction was carried out for 3 to 5 hours.
Tabelle 1 zeigt, gemäß den verwendeten Katalysatoren, die Betriebsbedingungen der Ethylenpolymerisation und die Eigenschaften der erhaltenen Polyethylenpulver. Zum Vergleich wurde anstelle der Einführung von Katalysator (F), hergestellt gemäß vorliegender Erfindung, das feste Zwischenprodukt (E) in einer Menge, die in Milliatom Titan äquivalent war, eingeführt und es wurde insbesondere bemerkt, daß das erhaltene Polyethylenpulver mit dem festen Katalysator (F) eine Schüttdichte zeigte, die deutlich höher war als jene des Polyethylens, das mit dem festen Zwischenprodukt (E) erhalten wurde.Table 1 shows, according to the catalysts used, the operating conditions of the ethylene polymerization and the properties of the polyethylene powders obtained. For comparison, instead of introducing catalyst (F) prepared according to the present invention, the solid intermediate (E) was introduced in an amount equivalent in milliatoms to titanium and it was particularly noted that the polyethylene powder obtained with the solid catalyst (F) showed a bulk density significantly higher than that of the Polyethylene obtained with the solid intermediate (E).
800 g eines wasserfreien und entlüfteten Pulvers eines Copolymers von Ethylen und 1-Buten wurden als Pulverbeschickung in einen Wirbelschichtreaktor mit 20 cm Durchmesser eingeführt. Dieses Pulver wurde mit Hilfe eines Aufwärtsgasstromes, angetrieben mit einer Geschwindigkeit von 15 cm/s und bestehend aus einem Gemisch von Ethylen, 1-Buten und Wasserstoff, bei einem Gesamtdruck von 1,5 MPa fluidisiert. 8 mMol Tri-n-octylaluminium wurden dem Reaktor zugeführt, gefolgt von einer Menge an festem Katalysator, hergestellt gemäß vorliegender Erfindung, äquivalent zu 0,8 Milliatom Titan. Für die festen Katalysatoren (T), (T1), (T2) und (W) wurden 8 mMol Triethylaluminium anstelle von Tri-n-octylaluminium verwendet.800 g of anhydrous and deaerated powder of a copolymer of ethylene and 1-butene was introduced as powder feed into a 20 cm diameter fluidized bed reactor. This powder was fluidized by means of an upward gas flow driven at a velocity of 15 cm/s and consisting of a mixture of ethylene, 1-butene and hydrogen at a total pressure of 1.5 MPa. 8 mmoles of tri-n-octylaluminum were fed to the reactor, followed by an amount of solid catalyst prepared according to the present invention equivalent to 0.8 milliatoms of titanium. For the solid catalysts (T), (T1), (T2) and (W), 8 mmoles of triethylaluminum were used instead of tri-n-octylaluminum.
Zum Vergleich wurde anstelle der Einführung des festen Katalysators (G), hergestellt gemäß vorliegender Erfindung, das feste Zwischenprodukt (E) in einer Menge eingeführt, die in Milliatom Titan äquivalent war. Ebenfalls zum Vergleich wurde anstelle der Einführung des festen Katalysators (T), hergestellt gemäß vorliegender Erfindung, der feste Katalysator (W) von Vergleichsbeispiel 10, hergestellt mit Hilfe von primärem Alkylmonochlorid, eingeführt.For comparison, instead of introducing the solid catalyst (G) prepared according to the present invention, the solid intermediate (E) was introduced in an amount equivalent in milliatoms to titanium. Also for comparison, instead of introducing the solid catalyst (T) prepared according to the present invention, the solid catalyst (W) of Comparative Example 10 prepared using primary alkyl monochloride was introduced.
Tabelle 2 zeigt die Betriebsbedingungen der Copolymerisation von Ethylen mit 1-Buten und die Eigenschaften der erhaltenen Copolymerpulver. Es wurde insbesondere angemerkt, daß das Copolymerpulver, das mit dem festen Katalysator (G) erhalten wurde, eine Schüttdichte aufwies, die deutlich höher war als jene des mit dem festen Zwischenprodukt (E) erhaltenen Copolymers. Außerdem wurde bemerkt, daß für die Gewinnung eines Copolymers bestimmter Dichte das Verhältnis von Partialdruck von 1-Buten zu jenem von Ethylen deutlich geringer war im Fall des gemäß vorliegender Erfindung hergestellten festen Katalysators, als im Fall des festen Zwischenprodukts, hergestellt gemäß einem Verfahren, das die vierte Stufe nicht umfaßte. Es wurde ebenfalls bemerkt, daß die Produktivität an Copolymer mit dem erfindungsgemäßen Katalysator (T) deutlich größer war als mit Katalysator (W).Table 2 shows the operating conditions of the copolymerization of ethylene with 1-butene and the properties of the copolymer powders obtained. It was particularly noted that the copolymer powder obtained with the solid catalyst (G) had a bulk density significantly higher than that of the copolymer obtained with the solid intermediate (E). It was also noted that, in order to obtain a copolymer of a certain density, the ratio of partial pressure of 1-butene to that of ethylene was significantly lower in the case of the solid catalyst prepared according to the present invention than in the case of the solid intermediate, prepared according to a process not comprising the fourth step. It was also noted that the productivity of copolymer with the catalyst (T) of the invention was significantly higher than with catalyst (W).
Das Siliciumdioxidpulver, "SG 332", eingetragene Warenzeichen, vertrieben von W.R. Grace Company (Vereinigte Staaten von Amerika) wurde für 8 Stunden bei 200ºC in Luftatmosphäre getrocknet unter Bereitstellung eines Siliciumdioxids, das von ungebundenem Wasser befreit wurde, und etwa 2 mMol Hydroxylgruppen pro Gramm enthielt. Alle anschließenden Vorgänge wurden unter inerter Stickstoffatmosphäre ausgeführt.The silica powder, "SG 332", registered trademark, sold by W.R. Grace Company (United States of America) was dried for 8 hours at 200°C in an air atmosphere to provide a silica freed from unbound water and containing about 2 mmol of hydroxyl groups per gram. All subsequent operations were carried out under an inert nitrogen atmosphere.
600 ml n-Hexan und 60 g des getrockneten Siliciumdioxids wurden in einem 1-l-Reaktor aus rostfreiem Stahl, ausgestattet mit einem Rührer, der sich mit 250 U/min dreht, gefolgt von langsamer Zugabe von 190 mMol Dibutylmagnesium innerhalb 1 Stunde bei einer Temperatur von 20ºC eingeführt. Das so erhaltene Gemisch wurde für 1 Stunde bei 20ºC gerührt und ein festes Produkt, enthaltend 1,55 Milliatom Magnesium pro Gramm Siliciumdioxid, wurde erhalten. Der Reaktor wurde dann auf 50ºC erwärmt und 186 mMol tert-Butylchlorid wurden langsam innerhalb 1 Stunde unter Rühren eingeführt. Am Ende dieses Zeitraums wurde das Gemisch für 1 Stunde bei 50ºC fortgesetzt gerührt und anschließend auf Raumtemperatur (20ºC) abgekühlt. Ein festes Produkt (X) wurde in Suspension in n-Hexan erhalten, enthaltend Chlor und Magnesium in einem Cl/Mg-Atomverhältnis gleich 1,6, und im wesentlichen ohne funktionelle Gruppen, die gegen Titantetrachlorid reduktiv wirken. Eine flüssige Phase dieser Suspension enthielt 600 ppm tert-Butylchlorid.600 ml of n-hexane and 60 g of the dried silica were introduced into a 1-liter stainless steel reactor equipped with a stirrer rotating at 250 rpm, followed by slow addition of 190 mmol of dibutylmagnesium over 1 hour at a temperature of 20°C. The resulting mixture was stirred for 1 hour at 20°C and a solid product containing 1.55 milliatoms of magnesium per gram of silica was obtained. The reactor was then heated to 50°C and 186 mmol of tert-butyl chloride was slowly introduced over 1 hour with stirring. At the end of this period, the mixture was continued to be stirred at 50°C for 1 hour and then cooled to room temperature (20°C). A solid product (X) was obtained in suspension in n-hexane, containing chlorine and magnesium in a Cl/Mg atomic ratio equal to 1.6, and essentially without functional groups reductive to titanium tetrachloride. A liquid phase of this suspension contained 600 ppm tert-butyl chloride.
Der die Suspension des festen Produkts (X) in n-Hexan enthaltende Reaktor wurde dann auf 50ºC erwärmt. 48 mMol Titantetrachlorid wurden langsam darin innerhalb von 2 Stunden unter Rühren eingeführt. Das so erhaltene Gemisch wurde für 1 Stunde bei 50ºC gerührt gehalten und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Ein festes Produkt (Y) wurde somit in Suspension in n-Hexan erhalten, das nach 3 Waschvorgängen jeweils mit 600 ml n-Hexan 1,63 Milliatom Magnesium, 5 Milliatom Chlor und 0,53 Milliatom vierwertiges Titan pro Gramm Siliciumdioxid und im wesentlichen kein dreiwertiges Titan enthielt.The reactor containing the suspension of the solid product (X) in n-hexane was then heated to 50°C. 48 mmol of titanium tetrachloride were slowly introduced therein over 2 hours with stirring. The resulting mixture was kept stirred at 50°C for 1 hour and then cooled to room temperature. cooled. A solid product (Y) was thus obtained in suspension in n-hexane which, after three washings each with 600 ml of n-hexane, contained 1.63 milliatoms of magnesium, 5 milliatoms of chlorine and 0.53 milliatoms of tetravalent titanium per gram of silica and essentially no trivalent titanium.
2 l n-Hexan, 9,6 mMol Tri-n-octylaluminium und eine Menge an festem Produkt (Y), enthaltend 6 Milliatom Titan, wurden zu einem 5-l-Reaktor aus rostfreiem Stahl, ausgestattet mit einem Rührer, der mit 750 U/min rührt und erwärmt auf 70ºC, eingeführt. Ein Volumen von 280 ml Wasserstoff, gemessen unter Normalbedingungen, wurde dazu eingeführt, gefolgt von Ethylen, mit einem ständigen Zustrom von 120 g/h für 4 Stunden. Am Ende dieses Zeitraums wurde der Reaktor entgast und sein Inhalt in einen Rotationsverdampfer überführt, wobei n-Hexan bei 60ºC unter Teilvakuum verdampft wurde. Der gebrauchsfertige, feste Katalysator (Z) wurde so in Form eines Vorpolymerpulvers, das aus Teilchen mit einem massemittleren Durchmesser von 250 µm bestand und 80 g Polyethylen pro Milliatom Titan enthielt, erhalten.2 L of n-hexane, 9.6 mmol of tri-n-octylaluminum and a quantity of solid product (Y) containing 6 milliatoms of titanium were introduced into a 5 L stainless steel reactor equipped with a stirrer stirring at 750 rpm and heated to 70°C. A volume of 280 ml of hydrogen, measured under normal conditions, was introduced thereto, followed by ethylene, with a continuous flow of 120 g/h for 4 hours. At the end of this period, the reactor was degassed and its contents transferred to a rotary evaporator where n-hexane was evaporated at 60°C under partial vacuum. The ready-to-use solid catalyst (Z) was thus obtained in the form of a prepolymer powder consisting of particles with a mass-average diameter of 250 µm and containing 80 g of polyethylene per milliatom of titanium.
Das Verfahren wurde wie in Beispiel 13 exakt ausgeführt, abgesehen von der Tatsache, daß 186 mMol Tetrachlorkohlenstoff anstelle von tert-Butylchlorid in den Reaktor eingeführt wurden und daß die festen Produkte (X1) und (Y1) erhalten wurden und zur Herstellung eines festen Katalysators (Z1) anstelle der festen Produkte (X) und (Y) verwendet wurden.The procedure was carried out exactly as in Example 13, except that 186 mmol of carbon tetrachloride was introduced into the reactor instead of tert-butyl chloride and that the solid products (X1) and (Y1) were obtained and used to prepare a solid catalyst (Z1) instead of the solid products (X) and (Y).
Das feste Produkt (X1) wurde in Suspension in n-Hexan erhalten und enthielt Chlor und Magnesium in einem Cl/Mg- Atomverhältnis gleich 0,97 und funktionelle Gruppen, die gegen Titantetrachlorid reduktiv wirken. Die flüssige Phase dieser Suspension enthielt eine Menge an chlor enthaltenden organischen Verbindungen.The solid product (X1) was obtained in suspension in n-hexane and contained chlorine and magnesium in a Cl/Mg atomic ratio equal to 0.97 and functional groups that act reductively towards titanium tetrachloride. The liquid phase of this suspension contained a quantity of chlorine-containing organic compounds.
Das feste Produkt (Y1) enthielt 1,72 Milliatom Magnesium, 3,4 Milliatom Chlor, 0,45 Milliatom vierwertiges Titan und 0,1 Milliatom dreiwertiges Titan pro Gramm Siliciumdioxid.The solid product (Y1) contained 1.72 milliatoms of magnesium, 3.4 milliatoms of chlorine, 0.45 milliatoms of tetravalent titanium and 0.1 milliatoms of trivalent titanium per gram of silicon dioxide.
Der feste Katalysator (Z1) wurde in Form eines Vorpolymerpulvers erhalten, bestehend aus Teilchen, die einen massemittleren Durchmesser von 250 µm aufwiesen und enthielt 80 g Polyethylen pro Milliatom Titan.The solid catalyst (Z1) was obtained in the form of a prepolymer powder consisting of particles having a mass average diameter of 250 µm and containing 80 g of polyethylene per milliatom of titanium.
Das Verfahren wurde exakt wie in Beispiel 12 ausgeführt, abgesehen von der Verwendung des festen Katalysators (Z). Zum Vergleich wurde anstelle der Verwendung des erfindungsgemäß hergestellten festen Katalysators (Z) der feste Katalysator (Z1) verwendet.The procedure was carried out exactly as in Example 12 except for using the solid catalyst (Z). For comparison, instead of using the solid catalyst (Z) prepared according to the invention, the solid catalyst (Z1) was used.
Tabelle 3 zeigt die Betriebsbedingungen der Ethylenpolymerisation und die Eigenschaften der erhaltenen Polyethylenpulver. Es wurde besonders festgestellt, daß die Produktivität des festen Katalysators (Z1) merklich geringer war als jene des festen Katalysators (Z)Table 3 shows the operating conditions of the ethylene polymerization and the properties of the obtained polyethylene powders. It was particularly found that the productivity of the solid catalyst (Z1) was noticeably lower than that of the solid catalyst (Z)
Das Verfahren wurde exakt wie in Beispiel 12 ausgeführt, abgesehen von der Verwendung des festen Katalysators (P) in einer Menge äquivalent 0,8 Milliatom Titan, unter Verwendung von 8 mMol Tri-n-octylaluminium bei einer Temperatur von 95ºC mit einem Gemisch von Ethylen, Buten-1 und Wasserstoff, das 10 % (auf das Volumen) Wasserstoff enthielt, wobei das Verhältnis (pC&sub4;/pC&sub2;) des Partialdrucks von Buten-1 zu dem von Ethylen 0,03 war.The procedure was carried out exactly as in Example 12, except for the use of the solid catalyst (P) in an amount equivalent to 0.8 milliatom of titanium, using 8 mmol of tri-n-octylaluminum at a temperature of 95°C with a mixture of ethylene, butene-1 and hydrogen containing 10% (by volume) of hydrogen, the ratio (pC₄/pC₂) of the partial pressure of butene-1 to that of ethylene being 0.03.
Bei diesen Bedingungen wurde ein Copolymer von Ethylen mit 2 Gew.-% Buten-1 in Form eines Pulvers mit einer Schüttdichte von 0,43 g/cm³ erhalten.Under these conditions, a copolymer of ethylene with 2 wt.% butene-1 was obtained in the form of a powder with a bulk density of 0.43 g/cm3.
Das Verfahren wurde exakt wie in Beispiel 16 ausgeführt, abgesehen von dem Verhältnis (pC&sub4;/pC&sub2;) von 0,05.The procedure was carried out exactly as in Example 16 except for the ratio (pC₄/pC₂) of 0.05.
Bei diesen Bedingungen wurde ein Copolymer von Ethylen mit 3,3 Gew.-% Buten-1 in Form eines Pulvers mit einer Schüttdichte von 0,42 g/cm³ erhalten.Under these conditions, a copolymer of ethylene with 3.3 wt.% butene-1 was obtained in the form of a powder with a bulk density of 0.42 g/cm3.
Das Verfahren wurde exakt wie in Beispiel 12 wiederholt, abgesehen von der Verwendung des festen Katalysators (P) in einer Menge äquivalent 0,8 Milliatom Titan, unter Verwendung von 8 mMol Tri-n-octylaluminium bei einer Temperatur von 70ºC mit einem Gemisch von Ethylen, Methyl-4-penten-1 und Wasserstoff, das 10 % (auf das Volumen) Wasserstoff enthielt, wobei das Verhältnis (pC&sub6;/pC&sub2;) des Partialdrucks von Methyl-4-penten-1 zu dem von Ethylen 0,05 war.The procedure was repeated exactly as in Example 12, except for the use of the solid catalyst (P) in an amount equivalent to 0.8 milliatom of titanium, using 8 mmol of tri-n-octylaluminum at a temperature of 70°C with a mixture of ethylene, methyl-4-pentene-1 and hydrogen containing 10% (by volume) of hydrogen, the ratio (pC6/pC2) of the partial pressure of methyl-4-pentene-1 to that of ethylene being 0.05.
Bei diesen Bedingungen wurde ein Copolymer von Ethylen mit 4,8 Gew.-% Methyl-4-penten-1 in Form eines Pulvers mit einer Schüttdichte von 0,41 g/cm³ erhalten.Under these conditions, a copolymer of ethylene with 4.8 wt.% methyl-4-pentene-1 was obtained in the form of a powder with a bulk density of 0.41 g/cm3.
Das Verfahren wurde exakt wie in Beispiel 18 wiederholt, abgesehen von dem Verhältnis (pC&sub6;/pC&sub2;) von 0,1.The procedure was repeated exactly as in Example 18 except for the ratio (pC₆/pC₂) of 0.1.
Unter diesen Bedingungen wurde ein Copolymer von Ethylen mit 9,5 Gew.-% Methyl-4-penten-1 in Form eines Pulvers mit einer Schüttdichte von 0,38 g/cm³ erhalten. Tabelle 1: Polymerisation von Ethylen fester Katalysator oder festes Produkt Temperatur (ºC) % H2 (in Volumen) Produktivität Dichte (g/cm³) Schüttdichte (g/cm³) (Vergleich) Tabelle 2 Copolymersation von Ethylen mit 1-Buten fester Katalysator oder festes Produkt Temperatur (ºC) % H&sub2; in (Volumen) Productivität Dichte (g/cm³) % C&sub4; auf das Gewicht in dem Copolymer Scgüttdichte (g/cm³) (Vergleich) Tabelle 3 Polymerisation von Ethylen fester Katalysator Temperatur (ºC) % H2 (in Volumen) Produktivität Schüttdichte (g/cm³) VergleichUnder these conditions, a copolymer of ethylene with 9.5 wt.% methyl-4-pentene-1 was obtained in the form of a powder with a bulk density of 0.38 g/cm3. Table 1: Polymerization of ethylene Solid catalyst or solid product Temperature (ºC) % H2 (in volume) Productivity Density (g/cm³) Bulk density (g/cm³) (comparison) Table 2 Copolymerization of ethylene with 1-butene Solid catalyst or solid product Temperature (ºC) % H₂ in (volume) Productivity Density (g/cm³) % C₄ by weight in the copolymer Bulk density (g/cm³) (comparison) Table 3 Polymerization of ethylene solid catalyst Temperature (ºC) % H2 (in volume) Productivity Bulk Density (g/cm³) Comparison
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